DE102006008266A1 - Soil characteristic e.g. soil consistency, determining method, involves determining soil characteristic as dynamic deformation module by product of contact surface parameter and dynamic rigidity during compression process - Google Patents

Soil characteristic e.g. soil consistency, determining method, involves determining soil characteristic as dynamic deformation module by product of contact surface parameter and dynamic rigidity during compression process Download PDF

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Abstract

The method involves enabling contact of a contact unit (1) with soil (11) during a contact phase, and exposing contact force exerted by the soil. The dynamic rigidity of the soil is established from the gradients of the contact force and a contact path. A contact surface parameter is determined for consideration of an actual contact surface (12) with the soil. The soil characteristic is determined as a dynamic deformation module by the product of the parameter and the rigidity during a compression process with a soil compaction device. An independent claim is also included for a soil compaction device.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Bodeneigenschaft mittels einer Bodenverdichtungsvorrichtung, die ein schwingend beaufschlagtes Kontaktelement zur Bodenverdichtung aufweist.The The invention relates to a method for determining a soil property by means of a soil compaction device, which has a swinging action Contact element for soil compaction has.

Als Bodenverdichtungsvorrichtungen sind insbesondere Vibrationsplatten und -stampfer, aber auch Vibrationswalzen bekannt. Sie weisen jeweils wenigstens ein Bodenkontaktelement auf, das von einem Schwingungserreger schwingend beaufschlagt wird und die Schwingung in den Boden einleitet, um dadurch eine Verdichtungswirkung zu erzielen.When Soil compacting devices are in particular vibrating plates and tampers, but also known as vibratory rollers. They each point at least one ground contact element, that of a vibration exciter is vibrated and initiates the vibration in the ground, thereby to achieve a compaction effect.

Um die Güte einer Verdichtungsarbeit überprüfen zu können, ist es hilfreich, bestimmte Bodeneigenschaften, wie zum Beispiel die Bodensteifigkeit, die Verformbarkeit, die Tragfähigkeit o. Ä. zu ermitteln.Around the goodness to be able to check a compaction work is It is helpful to have certain soil properties, such as the Soil stiffness, ductility, load bearing capacity or similar to investigate.

Zum Bestimmen von Bodenparametern sind Verfahren und Vorrichtungen bekannt, die getrennt von Bodenverdichtungsgeräten arbeiten. So gibt es ein genormtes Plattendruckverfahren (DIN 18134), bei dem im Rahmen eines statischen Lastplattendruckversuchs ein Verformungsmodul EV bestimmt wird. Ebenso ist ein dynamischer Lastplattendruckversuch bekannt (Technische Prüfvorschriften für Boden und Fels im Straßenbau TP BF-StB, Teil B 8.3 (1997)).For determining soil parameters, methods and devices are known that operate separately from soil compaction equipment. Thus, there is a standardized plate printing method (DIN 18134), in which a deformation module E V is determined as part of a static load plate pressure test. Likewise, a dynamic load plate pressure test is known (Technical Test Instructions for Soil and Rock in Road Construction TP BF-StB, Part B 8.3 (1997)).

Konventionelle, von den Verdichtungsgeräten getrennte Messverfahren und -vorrichtungen erfordern einen erheblichen Zusatzaufwand, da jeweils zusätzlich zu dem Verdichtungsgerät Messgeräte zur Verfügung gestellt werden müssen, die meist einen entsprechend geschulten Bediener erfordern. Außerdem ist die Anzahl der Messungen auf einer definierten Fläche durch den zeitlichen Aufwand begrenzt, d. h. es kann nur stichprobenartig gemessen werden.conventional from the compaction equipment separate measuring methods and devices require a considerable Additional expenses, as in each case in addition to the compactor Measuring device made available Need to become, which usually require a properly trained operator. Besides that is the number of measurements on a defined area limits the time required, d. H. it can only be random be measured.

Andererseits sind auch Verfahren bekannt, bei denen spezielle Bodenverdichtungsgeräte selbst genutzt werden, um insbesondere Bodensteifigkeiten und/oder Verformungsmoduln des Bodens zu messen, die das zentrale Kriterium für einen Verdichtungserfolg darstellen. Derartige Vorrichtungen und Verfahren sind zum Beispiel in der DE 27 10 811 C2 , WO 98/17865, DE 29 42 334 C2 sowie EP 1 164 223 A1 bekannt. Diese Veröffentlichungen zeigen jeweils Vibrationswalzen, die über den zu verdichtenden Boden verfahren werden und aufgrund der Schwingungseigenschaften der Walzentrommel (Walzenbandage) Rückschlüsse auf die Bodensteifigkeit ziehen.On the other hand, methods are also known in which special soil compaction devices themselves are used, in particular to measure soil rigidity and / or deformation moduli of the soil, which represent the central criterion for a compaction success. Such devices and methods are for example in the DE 27 10 811 C2 , WO 98/17865, DE 29 42 334 C2 such as EP 1 164 223 A1 known. These publications each show vibratory rollers, which are moved over the soil to be compacted and draw conclusions on the soil stiffness due to the vibration characteristics of the roller drum (drum bandage).

Vibrationswalzen werden in der Regel so betrieben, dass die als Bodenkontaktelement dienenden Walzenbandagen auch bei schwingender Beaufschlagung nicht vom Boden abheben. Die Walzenbandagen bewegen sich insgesamt periodisch, woraus sich eine verhältnismäßig gleichmäßige Amplitudenbewegung der Walzenbandage ergibt. Für andere Bodenverdichtungsvorrichtungen, insbesondere für Vibrationsplatten oder -stampfer eignen sich die bekannten Messverfahren und -vorrichtungen dagegen nicht. Vibrationsplatten und -stampfer verlieren üblicherweise während eines erheblichen Teils eines Schwingungs-Belastungszyklus den Kontakt zum Boden. Hierbei sind Kontaktzeiten festgestellt worden, die nur circa 10 % der gesamten Schwingungsperiode ausmachen. Die oben geschilderten, bei Vibrationswalzen zum Einsatz kommenden Messverfahren sind darauf ausgerichtet, dass die jeweils gemessenen Signale aus einem weitgehend stetigen Zustand entstehen. Selbst dann, wenn die Walzenbandagen springen sollten, sind die Flugphasen verhältnismäßig kurz, sodass der Fehlereinfluss gering ist.vibratory rollers are usually operated so that the ground contact element serving roller drums not even with oscillatory application lift off the ground. The roller bandages move in total periodically, resulting in a relatively uniform amplitude movement of the Roller bandage yields. For other soil compacting devices, in particular for vibratory plates or -stampers are the known measuring methods and devices not. Vibration plates and rammers usually lose while a significant portion of a vibration stress cycle the contact to the ground. This contact times have been found, the only make up about 10% of the total oscillation period. The above described, on vibratory rollers used measuring methods are on it aligned that the measured signals from a largely steady state arise. Even if the roller bandages should jump, the flight phases are relatively short, so the error influence is low.

Bei Stampfern und Vibrationsplatten hingegen ist von langen Flugphasen und kurzen Berührungszeiten auszugehen, sodass die auf ein periodisches Bewegungsverhalten ausgelegten Messverfahren des Standes der Technik ungeeignet sind. Zudem unterliegen die Bodenkontaktelemente von Vibrationsplatten und -stampfern einem eher chaotischen Bewegungsverhalten, weil sie durch das Springen beziehungsweise Fliegen immer wieder Bodenkräfte an unterschiedlichen Stellen aufnehmen müssen.at Rammers and vibratory plates, on the other hand, are of long flight phases and short contact times go out, so that designed for a periodic movement behavior Measuring methods of the prior art are unsuitable. Also subject the ground contact elements of vibratory plates and pestles one rather chaotic movement behavior, because they are jumping through or fly again and again ground forces in different places need to record.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Bestimmen von Bodeneigenschaften anzugeben, dass sich auch für Bodenverdichtungsvorrichtungen eignet, deren Bodenkontaktelement immer wieder vom Boden abhebt und insbesondere sogar eine längere Flugphase – bezogen auf einen Schwingungszyklus – absolviert. Das Verfahren soll dabei eine Bestimmung der Bodenparameter immer dann erlauben, wenn unabhängig vom konkreten Bewegungsverhalten und/oder Kontaktverhalten die Bodenverdichtungsvorrichtung während eines Erregerzyklus Kontakt mit dem Boden hat. Bevorzugte Anwendungen sind Bodenverdichtungsvorrichtungen mit eher chaotischem Bewegungsverhalten, wie insbesondere Vibrationsplatten und -stampfer.Of the Invention is based on the object, a method for determining indicate soil properties that also apply to soil compaction devices is suitable whose ground contact element repeatedly lifts off the ground and especially even a longer one Flight phase - related on a vibration cycle - completed. The procedure should always include a determination of the soil parameters then allow, if independent from the concrete movement behavior and / or contact behavior of the soil compacting device while of an exciter cycle has contact with the ground. Preferred applications are soil compaction devices with rather chaotic movement behavior, in particular vibratory plates and rammers.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1. Eine das Verfahren nutzende Bodenverdichtungsvorrichtung ist in Anspruch 29 definiert. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.According to the invention Task solved by a method according to claim 1. A soil compaction device utilizing the method defined in claim 29. Advantageous developments of the invention are in the dependent claims specified.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Bestimmen einer Bodeneigenschaft mittels einer Bodenverdichtungsvorrichtung, die ein schwingend beaufschlagtes Kontaktelement zur Bodenverdichtung aufweist. Das Kontaktelement berührt während einer Kontaktphase den Boden und ist dabei einer durch den Boden ausgeübten Kontaktkraft Fcontact ausgesetzt und legt einen Kontaktweg scontact zurück. Im Folgenden wird die Kontaktkraft Fcontact vereinfachend auch als Kontaktkraft F und der Kontaktweg scontact vereinfachend als Kontaktweg s bezeichnet.An inventive method is used to determine a soil property by means of a soil compacting device, which has a swinging acted upon contact element for soil compaction. The contact element touches the ground during a contact phase and is exposed to a contact force F contact exerted by the ground and resets a contact path s contact . In the following, the contact force F contact is also referred to simply as the contact force F and the contact path s contact as the contact path s.

Die Bodenverdichtungsvorrichtung kann eine Vibrationsplatte oder ein Vibrationsstampfer sein. Sie weist eine das Kontaktelement umfassende Untermasse und eine üblicherweise einen Antrieb umfassende Obermasse auf. Die Untermasse ist über eine Federeinrichtung mit der Obermasse gekoppelt. Bestandteil der Untermasse kann auch, z. B. bei einer Vibrationsplatte, ein Schwingungserreger sein, der das Kontaktelement beaufschlagt. Bei einem Vibrationsstampfer erfolgt die Schwingungserreger mittels einer Wegerregung, z. B. durch einen Kurbeltrieb, die zwischen der Obermasse und der Untermasse angeordnet ist.The Soil compacting device may be a vibrating plate or a Be vibration rammer. It has a comprehensive contact element Lower mass and one usually a drive comprehensive upper mass. The lower mass is over one Spring device coupled to the upper mass. Component of the lower mass can also, for. B. in a vibrating plate, a vibration exciter be, which acts on the contact element. In a vibratory rammer the vibration exciter by means of a path excitation, z. B. by a crank mechanism, between the upper mass and the lower mass is arranged.

Die Bodeneigenschaft, die durch das erfindungsgemäße Verfahren bestimmt werden kann, wird als dynamischer Verformungsmodul EV,dyn,Verdichter bezeichnet und durch die Beziehung

Figure 00030001
ermittelt.The soil property, which can be determined by the method according to the invention, is referred to as the dynamic deformation modulus E V, dyn, compressor and by the relationship
Figure 00030001
determined.

Dabei stellt ΔFcontact/Δscontact eine Annäherung (Mittelung) an den tatsächlichen Gradient der Kontaktkraft dFcontact/dscontact dar. α ist ein Kontaktflächenparameter zur Berücksichtigung der Geometrie und Form der tatsächlichen Kontaktfläche des Kontaktelements mit dem Boden während eines bestimmten, für die Bestimmung der tatsächlichen Kontaktfläche betrachteten Zeitabschnitts.In this case, ΔF contact / Δs contact represents an approximation (averaging) to the actual gradient of the contact force dF contact / ds contact . Α is a contact surface parameter for taking into account the geometry and shape of the actual contact surface of the contact element with the ground during a particular, for the determination the actual contact area considered time period.

Auf Basis des dynamischen Verformungsmoduls EV,dyn,Verdichter kann gegebenenfalls unter Berücksichtigung bodenabhängiger Parameter (Querkontraktionszahl ν) ein dynamischer Schermodul GV,dyn,Verdichter berechnet werden.On the basis of the dynamic deformation modulus E V, dyn, compressor , a dynamic shear modulus G V, dyn, compressor can optionally be calculated taking into account soil-dependent parameters (transverse contraction number ν).

Der Kontaktflächenparameter α, der als Geometriefaktor den Einfluss der tatsächlichen Kontaktfläche wiedergibt, wird unten noch näher erläutert. Da sich die während eines Belastungszyklus wirkende Kontaktfläche als auch die Kontaktkraft und der relevante Kontaktweg sowohl hinsichtlich ihrer Richtung als auch ihrer Größe von Zyklus zu Zyklus ändern können, werden sowohl der Kontaktflächenparameter α als auch die Kontaktkraft und der Kontaktweg während jeder Belastungsphase, also während jedes Belastungszyklus, bestimmt.Of the Contact surface parameter α, which as Geometry factor reflects the influence of the actual contact surface, gets even closer below explained. Since the during a load cycle acting contact surface as well as the contact force and the relevant path of contact both in direction as well as their size of cycle to change cycle can, Both the contact surface parameters α and the contact force and the contact path during each load phase, so while every load cycle, determined.

Der Faktor kdyn stellt die dynamische Steifigkeit des Bodens dar und wird als Gradient der Kontaktkraft F und des Kontaktwegs s gebildet. Auch die dynamische Steifigkeit kdyn, die sich auch innerhalb der Belastungsphase ändern kann, wird während jeder Belastungsphase ermittelt, um die Steifigkeit des Bodens im Laufe des Verdichtungsvorgangs präzise überwachen zu können.The factor k dyn represents the dynamic rigidity of the soil and is formed as a gradient of the contact force F and the contact path s. Also, the dynamic stiffness k dyn , which can also change within the loading phase, is determined during each loading phase in order to be able to precisely monitor the rigidity of the soil during the compaction process.

Zur Ermittlung der dynamischen Steifigkeit kdyn muss zunächst die Kontaktkraft und der vom Kontaktelement während der Kontaktphase zurückgelegte Kontaktweg ermittelt werden.To determine the dynamic stiffness k dyn , the contact force and the contact path traveled by the contact element during the contact phase must first be determined.

Vorzugsweise werden die Komponenten der Kontaktkraft F in den drei Raumrichtungen aus dem Schwerpunktsatz bezüglich eines im Schwerpunkt des Kontaktelement fixierten Koordinatensystems bestimmt. Alternativ können die Komponenten auch für ein ortsfestes Koordinatensystem, z. B. bezüglich dem Boden ermittelt werden.Preferably become the components of the contact force F in the three spatial directions from the center of gravity sentence a fixed in the center of gravity of the contact element coordinate system certainly. Alternatively you can the components also for a fixed coordinate system, e.g. B. are determined with respect to the ground.

Bei einem bewegten Koordinatensystem ergeben sich die resultierenden Beschleunigungskomponenten aus der Summe der äußeren angreifenden Kräfte in Z-Richtung gemäß mU(ẍS – ẏS·Ṅ + żS·Φ .) = ΣFX mU(ÿS – żS·Ẋ + ẋS·Ṅ) = ΣFY mU(z ..S – ẋS·Φ . + ẏS·Ẋ) = ΣFZ (2)wobei Φ ., Ẋ und Ṅ die entsprechenden Drehgeschwindigkeiten in Nickrichtung (um die y-Achse), Rollrichtung (um die x-Achse) und Gierrichtung (um die z-Achse) sowie mU die Masse des Kontaktelements darstellen. ẋS, ẏS, żS stellen die jeweiligen Translationsgeschwindigkeiten im Schwerpunkt des Kontaktelementes dar, während S, ÿS, z ..S die entsprechenden Beschleunigungen darstellen.In the case of a moving coordinate system, the resulting acceleration components result from the sum of the external forces acting in the Z direction m U (ẍ S - ẏ S · Ṅ + ż S · Φ.) = ΣF X m U (ÿ S - ż S · Ẋ + ẋ S · Ṅ) = ΣF Y m U (z .. S - ẋ S · Φ. + ẏ S · Ẋ) = ΣF Z (2) where Φ, Ẋ and Ṅ represent the respective rotational speeds in the pitching direction (about the y-axis), rolling direction (about the x-axis) and yawing direction (about the z-axis) and m U the mass of the contact element. ẋ S , ẏ S , ż S represent the respective translation speeds in the center of gravity of the contact element, while S , ÿ S , z .. S represent the corresponding accelerations.

Die an der Untermasse angreifenden Kräfte setzen sich (mit i = x, y, z) zusammen aus den jeweiligen Kraftkomponenten aufgrund einer Unwuchtanregung FECC,i aus der resultierenden Kontaktkraft zum Boden Fc,i aus den Schnittkräften zur restlichen Maschine (z. B. Obermasse der Bodenverdichtungsvorrichtung) FU,i sowie aus den Komponenten der Gewichtskraft des Kontaktelementes. Die Summe der angreifenden Kräfte lässt sich daher für die einzelnen Raumrichtungen wie folgt angeben ΣFX = FC,X + FECC,X + FU,X – mU·g·sin(Φ)·cos(X) ΣFY = FC,Y + FECC,Y + FU,Y + mU·g·cos(Φ)·sin(X) ΣFZ = FC,Z + FECC,Z + FU,Z – mU·g·cos(Φ)·cos(X) (3)wobei FC,i eine Kontaktkraft des Kontaktelements (1) zum Boden, FU,i eine Schnittkraft zwischen dem Kontaktelement (1) und der restlichen Maschine (Obermasse), mU die Masse des Kontaktelements, FECC,i die anregende Kraft eines das Kontaktelement anregenden Schwingungserregers ist, und Φ und X den entsprechenden Nick- bzw. Rollwinkel darstellen.The forces acting on the lower mass are composed (with i = x, y, z) from the respective force components due to an unbalance excitation F ECC, i from the resulting contact force to the ground F c, i from the cutting forces to the rest of the machine (e.g. Upper mass of the soil compacting device) F U, i as well as from the components of the weight of the contact element. The sum of the attacking forces can therefore be specified for the individual spatial directions as follows ΣF X = F C, X + F ECC, X + F U, X - m U · G · sin (Φ) · cos (X) ΣF Y = F C, Y + F ECC, Y + F U, Y + m U · G · cos (Φ) · sin (X) ΣF Z = F C, Z + F ECC, Z + F U, Z - m U · G · cos (Φ) · cos (X) (3) where F C, i is a contact force of the contact element ( 1 ) to the bottom, F U, i a cutting force between the contact element ( 1 ) and the rest of the machine (upper mass), m U is the mass of the contact element, F ECC, i is the exciting force of a vibrator exciting the contact element, and Φ and X represent the corresponding pitch or roll angle.

Setzt man die beiden oben genannten Gleichungssysteme (2) und (3) gleich und löst nach der jeweiligen Kontaktkraftkomponente auf, ergibt sich FC,X = mU(ẍS – ẏS·Ṅ + żS·Φ .) – FECC,X – FU,X + mU·g·sin(Φ)·cos(X) FC,Y = mU(ÿS – żS·Ẋ + ẋS·Ṅ) – FECC,Y – FU,Y + mU·g·cos(Φ)·sin(X) FC,Z = mU(z ..S – ẋS·Φ . + ẏS·Ẋ) – FECC,X – FU,Z + mU·g·cs(Φ)·cos(X) (4) Substituting the two equation systems (2) and (3) above and dissolving according to the respective contact force component results F C, X = m U (ẍ S - ẏ S · Ṅ + ż S · Φ.) - F ECC, X - F U, X + m U · G · sin (Φ) · cos (X) F C, Y = m U (ÿ S - ż S · Ẋ + ẋ S · Ṅ) - F ECC, Y - F U, Y + m U · G · cos (Φ) · sin (X) F C, Z = m U (z .. S - ẋ S · Φ. + ẏ S · Ẋ) - F ECC, X - F U, Z + m U · G · cs (Φ) · cos (X) (4)

Die gesamte resultierende Kontaktkraft lässt sich dann aus den einzelnen Komponenten FC,i berechnen, indem Amplitude und Richtung der gesamt wirkenden Kontaktkraft entsprechend vektoriell aus den Teilkomponenten ermittelt werden.The total resulting contact force can then be calculated from the individual components F C, i by determining the amplitude and direction of the total contact force corresponding vectorially from the subcomponents.

Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich z. B. bei einer Vibrationsplatte oder einem Vibrationsstampfer einsetzen. Da bei derartigen Geräten die Kontaktkraft überwiegend normal zur Kontaktfläche wirkt, wird vorzugsweise der Kontaktkraftanteil in Kontaktnormalenrichtung, also in Richtung der z-Achse durch Auswertung der Impulsbilanz in dieser Richtung bestimmt.The inventive method let yourself z. B. in a vibrating plate or a Vibrationsstampfer use. As with such devices the contact force predominantly normal to the contact surface acts, is preferably the contact force component in the contact normal direction, ie in the direction of the z-axis by evaluating the momentum balance in determined this direction.

Die Kontaktkraft kann dann z. B. vereinfachend bestimmt werden zu FC,Z = mU·z ..S – FECC,Z (5) wobei mU die Masse des Kontaktelements, z ..S die Beschleunigung des Kontaktelements in Richtung der Kontaktnormalen (z-Achse) und FECC,Z die anregende Kraft eines das Kontaktelement beaufschlagenden Schwingungserregers ist.The contact force can then z. B. be determined to simplify F C, Z = m U · Z .. S - F ECC, Z (5) where m U is the mass of the contact element, z .. S the acceleration of the contact element in the direction of the contact normal (z-axis) and F ECC, Z is the exciting force of a vibration element acting on the contact element.

Zur Bestimmung der translatorischen Beschleunigungen und der Drehbeschleunigungen:
Die translatorische Beschleunigung S, ÿS, z ..S des Kontaktelements im Schwerpunkt kann z. B. durch einen an dem Kontaktelement selbst vorgesehenen Beschleunigungsaufnehmer gemessen werden. Als Beschleunigungsaufnehmer eignet sich z. B. ein im Schwerpunkt angebrachter Triax-Aufnehmer zur Messung aller drei Raumrichtungen gleichzeitig. Die translatorischen Geschwindigkeitskomponenten ẋS, ẏS, żS in den drei Raumrichtungen können dann z. B. durch einfache Integration der Beschleunigungssignale ermittelt werden.
For determining the translatory accelerations and the spin accelerations:
The translational acceleration S , ÿ S , z .. S the contact element in the center of gravity can z. B. be measured by a provided on the contact element itself accelerometer. As accelerometer is z. B. a center-mounted triax transducers for measuring all three spatial directions simultaneously. The translational velocity components ẋ S , ẏ S , ż S in the three spatial directions can then z. B. be determined by simple integration of the acceleration signals.

Alternativ – wenn z. B. konstruktionsbedingt kein Aufnehmer im Schwerpunkt angebracht werden kann – lässt sich die translatorische Beschleunigung des Schwerpunktes in den drei Raumrichtungen (x, y, z) sowie die Drehbeschleunigung um die drei Achsen x, y, z auch durch mindestens sechs Beschleunigungsaufnehmer ermitteln. Diese werden bevorzugt um den Schwerpunkt des Kontaktelements so verteilt, dass jeweils drei Beschleunigungsaufnehmer hinsichtlich ihrer Messrichtung in Richtung einer Normalen (z-Richtung) zu der Kontaktfläche anbracht sind, jedoch möglichst nicht auf einer Linie angeordnet sind. Drei weitere Beschleunigungsaufnehmer werden so angeordnet, dass sie ebenfalls nicht auf einer Linie, jedoch hinsichtlich ihrer Messrichtung in Richtung einer Tangentialen zu der Kontaktfläche angebracht sind.Alternatively - if z. B. due to the design no transducer can be mounted in the center of gravity - can be the translational acceleration of the center of gravity in the three spatial directions (x, y, z) and the rotational acceleration about the three axes x, y, z determined by at least six accelerometers. These are preferably distributed around the center of gravity of the contact element in such a way that in each case three acceleration pickups are arranged in the direction of a normal (z-direction) to the contact surface with respect to their measuring direction, but if possible are not arranged on a line. Three more acceleration Receivers are arranged so that they are also not mounted on a line, but with respect to their measuring direction in the direction of a tangential to the contact surface.

Aus dem kinematischen Zusammenhang zwischen Beschleunigung im Schwerpunkt und der an einem beliebigen Punkt des Körpers gemessenen Beschleunigung bei vorhandenen, d.h. gemessenen Drehbeschleunigungen Φ .., Ẍ und N .. lassen sich nun sowohl die gesuchten translatorischen Beschleunigungen als auch die Drehbeschleunigungen ermitteln. Die benötigten Drehwinkel Φ und X lassen sich dann durch doppelte Integration der Drehbeschleunigungen Φ .., Ẍ ermitteln.Out the kinematic relationship between acceleration in the center of gravity and the acceleration measured at any point on the body in the case of existing, i. measured spins Φ .., Ẍ and N .. let now both the desired translational accelerations as well as detect the spins. Leave the required angles of rotation Φ and X then determine by double integration of the spins Φ .., Ẍ.

In gewissen Anwendungsfällen kann es hinreichend sein, die Anzahl der erforderlichen Sensoren zu reduzieren, da gewisse Freiheitsgrade konstruktionsbedingt entfallen. So führt das Kontaktelement eines Vibrationsstampfers, also die Bo denkontaktplatte, beispielsweise aufgrund der parallelen Führung des Stampffusses eine Bewegung hauptsächlich in einer translatorischen Richtung aus, nämlich in Richtung der Kontaktnormalen (z-Achse). Für diese Anwendung ist demnach u. U. die Verwendung eines einzelnen Beschleunigungssensors an dem Kontaktelement hinreichend. Weitere Bewegungskomponenten können gegebenenfalls durch Messaufnehmer an der Obermasse bestimmt werden.In certain applications it may be sufficient, the number of sensors required to reduce because certain degrees of freedom account for design reasons. So leads the contact element of a vibration rammer, so the Bo denkontaktplatte, for example, due to the parallel leadership of the padfoot one Movement mainly in a translatory direction, namely in the direction of the contact normal (Z-axis). For this application is therefore u. U. the use of a single Acceleration sensor on the contact element sufficient. Further Movement components can optionally determined by sensors on the upper mass.

Ebenfalls alternativ lassen sich die Beschleunigungskomponenten in Richtung der Kontaktnormalen auch berührungslos, zum Beispiel durch optische Lasersensoren ermitteln. Die Sensoren sind dann vorzugsweise nicht an dem Kontaktelement, sondern an einer über eine Federeinrichtung mit dem Kontaktelement verbundenen Obermasse vorgesehen. Die Obermasse kann zum Beispiel auch in bekannter Weise einen Antriebsmotor der Bodenverdichtungsvorrichtung umfassen. Mit Hilfe der Sensoren lässt sich beispielsweise eine Abstandsänderung zwischen der Obermasse und dem Kontaktelement messen, sodass bei Kenntnis von Lage und Orientierung der Obermasse über eine zweifache Ableitung die Beschleunigungen des Kontaktelementes in Kontaktnormalenrichtung an den entsprechenden Messstellen ermittelt werden kann.Also Alternatively, the acceleration components in the direction the contact normal also non-contact, For example, determine by optical laser sensors. The sensors are then preferably not on the contact element, but at one over a Federeinrichtung provided with the contact element upper mass. The upper mass can, for example, in a known manner a drive motor the soil compacting device. With the help of the sensors let yourself for example, a change in distance measure between the upper mass and the contact element, so at Knowledge of position and orientation of the upper mass over a two-fold derivative the accelerations of the contact element in Contact normal direction determined at the corresponding measuring points can be.

Schließlich kann auch über Radarsensoren die Geschwindigkeit des Kontaktelements relativ zu der Obermasse z. B. aufgrund des Dopplereffekts oder aber der Abstand z. B. mittels Interferenzradar ermittelt werden, was ebenfalls eine Berechnung der Beschleunigungen, wie oben beschrieben, ermöglicht.Finally, can also over Radar sensors the speed of the contact element relative to the upper mass z. B. due to the Doppler effect or the distance z. B. are determined by means of interference radar, which is also a Calculation of the accelerations, as described above, allows.

Zur Ermittlung der anregenden Kraft FECC:
Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann die von dem Schwingungserreger kommende anregende Kraft FECC durch eine zwischen dem Schwingungserreger und dem Kontaktelement vorgesehene Kraftmesseinrichtung gemessen werden. Als Kraftmesseinrichtung eignet sich zum Beispiel eine Kraftmessdose, die unter dem Schwingungserreger angebracht ist.
To determine the stimulating force F ECC :
In one embodiment of the invention, the exciting force F ECC coming from the vibration exciter may be measured by a force measuring device provided between the vibration exciter and the contact element. As a force measuring device is for example a load cell, which is mounted under the vibration exciter.

Alternativ dazu kann die anregende Kraft FECC auch aus der momentanen Lage der Erregerunwuchten berechnet werden. Für den Fall, dass der Schwingungserreger zwei gegenläufig drehende Wellen mit gleichgroßen Unwuchtmassen aufweist, deren Rotationsachsen die gleiche Orientierung wie die Y-Achse des Kontaktelementes aufweisen und deren Phasenlage zueinander verstellbar ist, errechnen sich die Komponenten der anregenden Kraft FECC bzgl. dem auf dem Kontaktelement orts festen Koordinatensystem in Abhängigkeit von der Zeit t vereinfacht durch folgende Beziehung FECC,X(t) = EM·Ω2sin(φPhase/2)·cos(Ω·t) FECC,Y(t) =0 FECC,Z(t) = EM·Ω2cos(φPhase/2)·cos(Ω·t) (6)wobei EM die resultierende Masse einer rotierenden Unwuchtmasse ist, Ω die anregende Frequenz des Schwingungserregers und φPhase den Phasenwinkel zwischen den beiden Unwuchtmassen darstellt.Alternatively, the exciting force F ECC can also be calculated from the instantaneous position of the exciter unbalances. In the event that the vibration generator has two counter-rotating shafts with equal imbalance masses whose axes of rotation have the same orientation as the Y-axis of the contact element and whose phase position is adjustable to each other, calculate the components of the exciting force F ECC Contact element fixed coordinate system as a function of time t simplified by the following relationship F ECC, X (t) = EM · Ω 2 sin (φ phase / 2) · cos (Ω · t) F ECC, Y (t) = 0 F ECC, Z (t) = EM · Ω 2 cos (φ phase / 2) · cos (Ω · t) (6) where EM is the resulting mass of a rotating imbalance mass, Ω is the exciting frequency of the vibrator and φ phase represents the phase angle between the two imbalance masses.

Es kann also aus der momentanen Position der Unwuchten sowie der Kenntnis der Erregerwellen-Winkelgeschwindigkeit und der Größe der Unwucht die momentan wirkende Unwuchtkraft in Richtung und Größe bestimmt werden.It can therefore from the current position of the imbalances and the knowledge the exciter shaft angular velocity and the magnitude of the imbalance determines the currently acting unbalance force in direction and size become.

Die anregende Kraft FECC kann selbstverständlich bei anders gestalteten Schwingungserregern ebenfalls berechnet werden. Sie wird im Regelfall in Abhängigkeit von der Zeit t dargestellt, kann aber auch von der Phasenlage beziehungsweise Winkelstellung der beteiligten Unwuchtmassen abhängig gemacht werden.Of course, the stimulating force F ECC can also be calculated with differently designed vibration exciters. It is usually represented as a function of time t, but can also be made dependent on the phase position or angular position of the imbalance masses involved.

Für den Fall der oben bereits erwähnten Vibrationsplatte oder eines Vibrationsstampfers kann für die Ermittlung der anregenden Kraft FECC z. B. ausschließlich mit der in Kontaktnormalen-Richtung wirkenden Komponente FECC,Z gerechnet werden, da hierfür lediglich die Anregung in Richtung der z-Achse von Bedeutung ist, also der Normalen zur Kontaktfläche.In the case of the above-mentioned vibrating plate or a vibration rammer can be used to determine the exciting force F ECC z. B. acting exclusively with the contact normal direction Component F ECC, Z are calculated, since this only the excitation in the direction of the z-axis is important, so the normal to the contact surface.

Der Phasenwinkel φPhase, also die relative Phasenlage der beiden Unwuchtmassen zueinander, ist in Abhängigkeit von der Einstellung des Bedieners variabel. Die Position der Unwuchten kann zum Beispiel durch Näherungssensoren (induktiv, Hall-Sensoren) bestimmt werden. Aus den Positionen der Unwuchten können dann auch die Winkelgeschwindigkeiten der Unwuchtwellen bestimmt werden.The phase angle φ phase , ie the relative phase position of the two imbalance masses to each other, is variable depending on the setting of the operator. The position of the imbalances can be determined, for example, by proximity sensors (inductive, Hall sensors). The angular velocities of the imbalance shafts can then be determined from the positions of the imbalances.

Die Schnittkräfte FU,i zwischen Kontaktelement und Rest der Maschine lassen sich z. B. mittels Kraftmessdosen ermitteln, die zwischen dem Kontaktelement und z. B. der Obermasse der Bodenverdichtungsvorrichtung angeordnet sind.The cutting forces F U, i between the contact element and the rest of the machine can be z. B. by means of load cells, between the contact element and z. B. the upper mass of the soil compacting device are arranged.

Zur Bestimmung des Kontaktwegs s:
Der für die Bestimmung der dynamischen Steifigkeit kdyn erforderliche Kontaktweg s wird in den Zeitpunkten, in denen das Kontaktelement Bodenkontaktkräfte überträgt, bestimmt, und zwar vorzugsweise in der Nähe des bzw. am resultierenden Kraftangriffspunkt, da der Weg des Kraftangriffspunkts am ehesten mit der Änderung der wirkenden Kontaktkraft in Verbindung steht. Die Bestimmung der Lage des Kraftangriffspunktes wird weiter unten beschrieben.
For determining the contact path s:
The contact path s required for the determination of the dynamic stiffness k dyn is determined at the points in time at which the contact element transmits ground contact forces, preferably in the vicinity of the resulting force application point, since the path of the point of application of force is most closely related to the change of the acting contact force is connected. The determination of the position of the force application point will be described below.

Zur Ermittlung des Kontaktwegs werden zunächst die Beschleunigungen des Kraftangriffspunktes ermittelt. Durch doppelte Integration der Beschleunigungen am Kraftangriffspunkt lassen sich dann Amplitude und Richtung des Weges am Kraftangriffspunkt (Kontaktweg) ermitteln.to Determining the contact path will first be the accelerations of the Determined force application point. By double integration of the accelerations At the force application point can then be amplitude and direction of the Determine the path at the force application point (contact path).

Es ist demnach erforderlich, zunächst die Lage des Kraftangriffspunktes P zu bestimmen, was weiter unten noch in Zusammenhang mit der Berechnung des Kontaktflächenparameters α erläutert wird. Bei der so ermittelten Lage des Kraftangriffspunktes SP → = [SPX, SPY, SPZ]T (bezogen auf ein Koordinatensystem im Schwerpunkt S) lässt sich die Beschleunigung im Kraftangriffspunkt a →P aus den kinematischen Beziehungen gemäß

Figure 00090001
berechnen.It is therefore necessary to first determine the position of the force application point P, which will be explained below in connection with the calculation of the contact surface parameter α. At the thus determined position of the force application point SP → = [SP X , SP Y , SP Z ] T (relative to a coordinate system in the center of gravity S), the acceleration can be in the force application point a → P from the kinematic relationships according to
Figure 00090001
to calculate.

Der Vektor der Drehgeschwindigkeiten ω → = [Φ ., Ẋ, Ṅ]T und der Drehbeschleunigungen

Figure 00090002
sowie die Translationsbeschleunigung im Schwerpunkt a →S = [ẌS, ŸS, Z ..S]T lässt sich, wie bereits oben beschrieben, durch geeignete Sensorik, die z. B. auf dem Kontaktelement angeordnet sein kann, ermitteln. Vorzugsweise wird dabei jedoch nur der Kontaktweg in Richtung der resultierenden Kontaktkraft für die Auswertung berücksichtigt.The vector of the rotational speeds ω → = [Φ., Ẋ, Ṅ] T and the spins
Figure 00090002
as well as the translation acceleration in the center of gravity a → S = [Ẍ S , Ÿ S , Z .. S ] T can be, as already described above, by suitable sensors, the z. B. can be arranged on the contact element, determine. Preferably, however, only the contact path in the direction of the resulting contact force is taken into account for the evaluation.

Wenn z. B. die Kontaktkraft bei einer Vibrationsplatte überwiegend normal zur Kontaktfläche wirkt, wird vorzugsweise der Kontaktweg an der Stelle des Kraftangriffspunktes in Kontaktnormalenrichtung durch Auswertung der translatorischen und der rotatorischen Bewegungsanteile bestimmt. Die Auswertung von Gleichung (7) für die Komponente der Beschleunigung im Punkt P (Kraftangriffspunkt) in z-Richtung ergibt (bei Vernachlässigung der Gierbewegung, d. h. N .. = Ṅ = 0): aP,z = z ..s + Ẍ·SPY – ϕ ..·SPX – (ϕ .2 + Ẋ2)·SPZ (8) If z. B. the contact force in a vibration plate predominantly normal to the contact surface acts, the contact path is preferably determined at the point of the force application point in the contact normal direction by evaluating the translational and the rotational motion components. The evaluation of equation (7) for the component of the acceleration in the point P (force application point) in the z-direction gives (neglecting the yawing motion, ie N .. = Ṅ = 0): a P, e.g. = z .. s + Ẍ · SP Y - φ .. · SP X - (φ. 2 + Ẋ 2 ) · SP Z (8th)

Doppelte Integration von aP,z liefert dann den gesuchten Kontaktweg s in Kontaktnormalenrichtung.Double integration of a P, z then provides the desired contact path s in the contact normal direction.

Für die Bestimmung der translatorischen bzw. rotatorischen Bewegungsanteile werden, wie oben bereits beschrieben, z. B. drei Beschleunigungssensoren auf dem Kontaktelement so angeordnet, das sie nicht auf einer Linie liegen, jedoch hinsichtlich ihrer Messrichtung in Richtung einer Normalen zu der Kontaktfläche angebracht sind.For the determination become the translational or rotational movement components, as already described above, for. B. three acceleration sensors so arranged on the contact element that they are not on a line lie, but with respect to their direction of measurement in the direction of a Normal to the contact surface attached are.

Auf diese Weise können für verschiedene Messzeitpunkte mehrere Messpunktepaare aus der Kontaktkraft F und dem zugehörigen Kontaktweg s gebildet werden.On this way you can for different Measuring times several pairs of measuring points from the contact force F and the associated Contact path s are formed.

Damit liegen in besonders vorteilhafter Weise für verschiedene Zeitpunkte jeweils Informationen über die Kontaktkraft F und den zugehörigen Kontaktweg s vor, sodass jeweils für einen Zeitpunkt ein Messpunktepaar aus der Kontaktkraft F und dem Kontaktweg s gebildet werden kann.This information is in a particularly advantageous manner for different times in each case the contact force F and the associated contact path s before, so that in each case a pair of measuring points from the contact force F and the contact path s can be formed for a time.

Vorzugsweise werden diejenigen Messpunktepaare bestimmt, die während einer Belastungsphase anfallen in der das Kontaktelement zunehmend gegen den Boden gedrückt wird. In diesem Zusammenhang können Messpunktepaare, die während einer Entlastungsphase, bei der das Kontaktelement entlastet wird, oder einer Flugphase, in der sich das Kontaktelement in der Luft befindet, ohne den Boden zu berühren, von der weiteren Auswertung ausgeschlossen werden.Preferably those measuring point pairs are determined during a Stress phase incurred in the contact element increasingly against pressed the ground becomes. In this connection can Measuring point pairs during a discharge phase in which the contact element is relieved, or a flight phase in which the contact element is in the air, without touching the ground, excluded from further evaluation.

Für die Messpunktepaare der Belastungsphase wird jeweils ein Gradient dFcontact//dscontact gebildet, der der zu diesem Zeitpunkt geltenden dynamischen Steifigkeit kdyn entspricht. Der Gradient dF/ds kann auch als Verhältnis von zwei zeitlichen Änderungen (der Kraft und des Weges) gebildet werden.For the measuring point pairs of the loading phase, a gradient dF contact // ds contact is formed which corresponds to the dynamic stiffness k dyn valid at that time. The gradient dF / ds can also be formed as a ratio of two temporal changes (the force and the path).

Vorzugsweise werden aber die für die jeweiligen Messpunktepaare anfallenden Gradienten durch ein statistisches Verfahren gemittelt, sodass der sich so ergebende Mittelwert als die maßgebliche dynamische Steifigkeit kdyn bestimmt werden kann.Preferably, however, the resulting gradient for the respective pairs of measurement points are averaged by a statistical method, so that the resulting mean value can be determined as the relevant dynamic stiffness k dyn .

Alternativ oder ergänzend dazu kann in Abhängigkeit von der Zeit t für die Kontaktkraft F und den Kontaktweg s ein Phasendiagramm rechnerisch gebildet werden. Für den Teil des Phasendiagramms, der eine Belastungsphase repräsentiert, in der das Kontaktelement zunehmend gegen den Boden drückt, wird ein mittlerer Gradient dF/ds gebildet, der die dynamische Steifigkeit kdyn darstellt.Alternatively or additionally, depending on the time t for the contact force F and the contact path s, a phase diagram can be formed by calculation. For the part of the phase diagram that represents a loading phase in which the contact element is increasingly pressing against the ground, a mean gradient dF / ds is formed which represents the dynamic stiffness k dyn .

Zur Ermittlung des Kontaktflächenparameters α:
Wie oben bereits ausgeführt, wird zur Bestimmung des dynamischen Verformungsmoduls EV,dynVerdichter auch ein Kontaktflächenparameter α zur Berücksichtigung der tatsächlichen Kontaktfläche des Kontaktelements mit dem Boden benötigt. Vorteilhafterweise wird der Kontaktflächenparameter α aufgrund einer berechneten Lage eines Kraftangriffspunktes der Kontaktkraft F bestimmt.
To determine the contact surface parameter α:
As already stated above, to determine the dynamic deformation modulus E V, dynVerdichter , a contact surface parameter α is also required to take account of the actual contact surface of the contact element with the ground. Advantageously, the contact surface parameter α is determined on the basis of a calculated position of a force application point of the contact force F.

Das Kontaktelement, insbesondere eine Bodenkontaktplatte bei einer Vibrationsplatte oder einem -stampfer, weist eine Grundfläche auf, die im Stillstand der Bodenverdichtungsvorrichtung mit dem Boden in Kontakt steht. Im Betrieb jedoch, während dem das erfindungsgemäße Verfahren zur Anwendung kommen soll, wird im Regelfall nicht mehr die gesamte Grundfläche des Kontaktelements bei der Übertragung der Kontaktkraft beteiligt sein, sondern nur noch eine Teilfläche, nämlich die tatsächliche Kontaktfläche.The Contact element, in particular a ground contact plate in a vibrating plate or a tamper, has a footprint that is at a standstill the soil compacting device is in contact with the ground. In operation, however, while the method of the invention is to come to the application is, as a rule, not the entire Floor space of the contact element during transmission be involved in the contact force, but only a partial area, namely the actual Contact area.

Aufgrund der durch zyklische Flugphasen des Kontaktelements geprägten Fortbewegung und der damit verbundenen Schrägstellung des Bodenkontaktelements bezüglich der Oberfläche des zu verdichtenden Bodens aber auch aufgrund einer Schrägstellung der Oberfläche selbst steht nur ein Teil der Unterseite des Kontaktelements in Kontakt mit dem Boden, während der restliche Teil in die Luft ragt. In der Praxis kann dies bedeuten, dass bei einer Bodenverdichtungsvorrichtung mit einem Kontaktelement, das eine rechteckige Grundfläche aufweist, welche im Stillstand vollständig den Boden berührt, im Betrieb hingegen nur noch eine tatsächliche Kontaktfläche gegeben ist, die weniger als ein Drittel der Grundfläche beträgt. Die tatsächliche Kontaktfläche kann dann zwar ebenfalls rechteckig, dreieckig oder auch von anderer Geometrie, jedoch erheblich kleiner als die Grundfläche sein. Die Kontaktfläche muss auch nicht wie in den genormten Plattendruckverfahren eben sein, sondern kann in den verschiedenen Richtungen (Achsen) konkav oder konvex ausgebildet sein. Weiterhin kann es innerhalb der momentanen tatsächlichen Kontaktfläche Bereiche geben, in denen aufgrund der momentanen Geschwindigkeitsverteilung am Kontaktelement eine geringe bis gar keine Übertragung von Kontaktkräften stattfindet. Diese müssen bei der Ermittlung der relevanten Kontaktfläche berücksichtigt werden.by virtue of the stamped by cyclic flight phases of the contact element locomotion and the associated skew of the ground contact element with respect to the surface of the soil to be compacted but also due to an inclination the surface itself is only a part of the bottom of the contact element in Contact with the ground while the remaining part sticks out in the air. In practice this can mean in a soil compacting device having a contact element, this is a rectangular base which completely touches the ground at standstill, in Operation, however, given only an actual contact surface which is less than one third of the floor area. The actual contact surface can although then also rectangular, triangular or by others Geometry, however, be considerably smaller than the base area. The contact surface does not have to be like in the standard plate printing process but can be concave in the different directions (axes) or convex. Furthermore, it can be within the current one actual contact area Enter areas where due to the current speed distribution there is little or no transmission of contact forces at the contact element. These must be considered in the determination of the relevant contact surface.

Da die Größe der momentanen tatsächlichen Kontaktfläche einen entscheidenden Einfluss auf die Größe der übertragbaren Kontaktkräfte hat (bei einer größeren Kontaktfläche kann bei sonst gleichen, isotropen Bodenkennwerten eine größere Kontaktkraft übertragen werden) muss sie für die Bestimmung der Verformungsmoduln berücksichtigt werden.There the size of the momentary actual contact area has a decisive influence on the size of the transferable contact forces (at a larger contact surface can with otherwise identical, isotropic soil characteristics, transfer a larger contact force it must be for the determination of the deformation moduli are taken into account.

Da die tatsächliche Kontaktfläche eines betrachteten Zeitschrittes in einem Erregerschwingzyklus bezüglich der Grundfläche des Kontaktelements nicht symmetrisch angeordnet sein wird, sondern z. B. in einem – bezogen auf die Hauptfahrtrichtung der Bodenverdichtungsvorrichtung – hinteren Bereich des Kontaktelements, wirkt die aus der Bodenkontaktspannung resultierende Kontaktkraft F nicht am Flächenschwerpunkt der Grundfläche des Kontaktelements, sondern an einer davon entfernten Stelle, nämlich insbesondere an oder in der Nähe eines Flächenschwerpunkts der tatsächlichen Kontaktfläche. Durch diese Abweichung der beiden Schwerpunkte bzw. Abweichung des Kraftangriffspunktes vom Schwerpunkt des Kontaktelementes wirken auf das Kontaktelement zusätzliche Kräfte und Momente, die zur Erfassung der Bodeneigenschaften berücksichtigt werden müssen.Since the actual contact surface of a considered time step in an exciter oscillation cycle with respect to the base of the contact element will not be arranged symmetrically, but z. B. in a - relative to the main direction of the soil compacting device - rear portion of the contact element, the resulting from the ground contact voltage contact force F does not act on the centroid of the base of the contact element, but at a remote location, namely in particular at or near a centroid of the actual contact area. Due to this deviation of Both centers of gravity or deviation of the force application point from the center of gravity of the contact element act on the contact element additional forces and moments that must be taken into account for detecting the soil properties.

Die Größe und Geometrie der Kontaktfläche ändert sich während des Kontaktes. Wenn z. B. ein rechteckiges Kontaktelement zu Beginn einer Kontaktphase mit einer Ecke (dreieckförmige Kontaktfläche) den Boden berührt, so vergrößert sich die Dreiecksfläche zunächst durch das Eindringen. Die Neigung des Kontaktelementes wird sich anschließend so verändern, dass sich sein Kontaktschwerpunkt (Kontaktfläche und Kraft) während des Eindringens verschiebt. Dabei wird er sich zunächst zum Schwerpunkt des Kontaktelementes hin verschieben. Unter bestimmten Bedingungen kann sich der Kontaktschwerpunkt jedoch auch über den Schwerpunkt des Kontaktelements hinaus verlagern. Im Extremfall klappt das Kontaktelement innerhalb einer Erregerschwingungsperiode zur gegenüberliegenden Ecke.The Size and geometry the contact area changes while of contact. If z. B. a rectangular contact element at the beginning a contact phase with a corner (triangular contact surface) the Ground touched, so it increases the triangular area first through the penetration. The inclination of the contact element will be subsequently so change that his focus of contact (contact surface and force) during the Intrusion moves. He will first become the focus of the contact element move back. Under certain conditions, the focus of contact may be but also over shift the focus of the contact element out. In extreme cases the contact element works within an exciter oscillation period to the opposite Corner.

Das Kontaktelement erfährt durch den exzentrischen Kraftangriffspunkt eine zusätzliche Drehbeschleunigung, der das Massenträgheitsmoment des Kontaktelements entgegenwirkt.The Contact element experiences through the eccentric force application point an additional Spin, the moment of inertia of the contact element counteracts.

Es hat sich herausgestellt, dass sich der Kontaktflächenparameter α vorteilhaft gemäß folgender Beziehung bestimmen lässt:

Figure 00120001
wobei γ ein Wert in einem Bereich von 1,5 bis 2,7, insbesondere der Wert 2,1 ist und rhyd den hydraulischen Vergleichsradius darstellt und sich gemäß
Figure 00130001
aus der tatsächlich wirksamen Kontaktfläche AC berechnen lässt.It has been found that the contact surface parameter α can advantageously be determined according to the following relationship:
Figure 00120001
where γ is a value in a range from 1.5 to 2.7, in particular the value 2.1 and r hyd represents the hydraulic comparison radius and according to
Figure 00130001
from the actual effective contact area A C can be calculated.

Dabei kann zum Bestimmen des Kontaktflächenparameters α ein Flächenschwerpunkt der tatsächlichen Kontaktfläche des Kontaktelements mit dem Boden bestimmt werden, der aus einem Kraftangriffspunkt der Kontaktkraft F ermittelt wird. Die Kontaktkraft F ist eine Flächenlast, die auf die Kontaktfläche des Kontaktelements einwirkt. Sie kann durch eine resultierende Kraft abgebildet werden, die an dem resultierenden Kraftangriffspunkt angreift. Dieser Kraftangriffspunkt kann in erster Näherung als identisch zu dem Flächenschwerpunkt der tatsächlichen Kontaktfläche angesehen werden. Zur Korrektur der Abweichung des tatsächlichen Kraftangriffspunktes vom Flächenschwerpunkt der Kontaktfläche kann ein Korrekturfaktor eingeführt werden, der z. B. mittels Simulation bestimmt wird.there For determining the contact surface parameter α, a centroid can be used the actual contact area of the contact element with the ground to be determined from a Force application point of the contact force F is determined. The contact force F is a surface load, the on the contact surface the contact element acts. It can be caused by a resulting Force are imaged at the resulting force application point attacks. This force application point can be approximated as identical to the centroid the actual contact area be considered. To correct the deviation of the actual force application point from the center of gravity the contact surface may introduce a correction factor be, the z. B. is determined by simulation.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird die Bewegung des Kontaktelements während des Bodenkontakts durch Messaufnehmer erfasst. Anhand der von den Messaufnehmern ermittelten Informationen sowie aufgrund der Kontaktkraft F kann die Lage und die Abmessung der innerhalb der Grundfläche des Kontaktelements liegenden tatsächlichen Kontaktfläche und/oder der Kraftangriffspunkt der resultierenden Kontaktkraft bestimmt werden.at an embodiment the invention, the movement of the contact element during the Ground contact detected by sensor. On the basis of the sensors determined information as well as due to the contact force F can the location and the dimension of within the footprint of the Contact element lying actual contact area and / or the force application point of the resulting contact force be determined.

Die Messaufnehmer sollten Sensoren sein, die Linear- und/oder Drehbewegungen des Kontaktelements bezüglich verschiedener Freiheitsgrade erfassen können.The Sensors should be sensors that perform linear and / or rotational movements of the contact element with respect can capture different degrees of freedom.

Es kann ein Messaufnehmer vorgesehen sein, mit dem eine durch die Kontaktkraft F hervorgerufene Nick-Drehbeschleunigung des Kontaktelements bezüglich einer quer zur Fahrtrichtung der Bodenverdichtungsvorrichtung stehenden Nickachse (y-Achse) ermittelt wird.It a sensor may be provided, with the one by the contact force F caused Nick spin of the contact element with respect to a standing transversely to the direction of travel of the soil compaction device Nick axis (y-axis) is determined.

Unter Umständen muss die durch die Kontaktkraft hervorgerufene Nick- bzw. Rollbeschleunigung (um die x-Achse) in Kenntnis des anregenden Erregermomentes aus den gemessenen Drehbeschleunigungen berechnet werden. Analog dazu kann zum Erfassen einer Roll-Drehbeschleunigung des Kontaktelements bezüglich einer sich in Fahrtrichtung erstreckenden Rollachse (x-Achse) ebenfalls ein geeigneter Messaufnehmer vorgesehen sein. Die Nickachse und die Rollachse erstrecken sich jeweils vorzugsweise durch den Schwerpunkt des Kontaktelements. Zum Messen der Nick- und Rolldrehbeschleunigungen können aber auch drei Aufnehmer, die nicht auf einer Linie angebracht sind, jedoch bzgl. ihrer Messrichtung in Richtung der Kontaktnormalen ausgerichtet sind, benutzt werden (wie weiter oben bereits beschrieben).Under circumstances must be caused by the contact force pitch or roll acceleration (about the x-axis) with knowledge of the exciting excitation torque the measured spins are calculated. Similarly can for detecting a rolling spin of the contact element with regard to one in the direction of travel extending roll axis (x-axis) also a suitable sensor can be provided. The pitch axis and The roll axis preferably extends through the center of gravity of the contact element. For measuring pitch and roll spins can but also three pickups that are not mounted on a line, but with regard to their measuring direction in the direction of the contact normal aligned (as described above).

Zusätzlich kann es zweckmäßig sein, wenn zum Messen einer Translationsbewegung des Kontaktelements in Richtung der Kontaktkraft F ein entsprechender Messaufnehmer vorhanden ist.In addition, can be it useful when measuring a translational movement of the contact element in Direction of the contact force F a corresponding sensor available is.

Aufgrund der durch die Messaufnehmer gemessenen Bewegungen des Kontaktelements, insbesondere aufgrund der Drehbeschleunigungen um die Nick- und Rollachse können jeweils Drehimpulsbilanzen um die Nickachse und die Rollachse aufgestellt werden, aus denen die durch die Kontaktkraft F hervorgerufenen Kontaktdrehmomente um die Nickachse und die Rollachse unter Berücksichtigung der anregenden Drehmomente z. B. aufgrund eines Erregers und der Schnittmomente zum Rest der Maschine bestimmt werden.by virtue of the movements of the contact element measured by the sensors, in particular due to the spin around the pitch and Roll axis can each set up angular momentum balances around the pitch axis and the roll axis are made, from which caused by the contact force F contact torques around the pitch axis and the roll axis taking into account the stimulating Torques z. B. due to a pathogen and the cutting moments to the rest of the machine.

Aufgrund der so ermittelten Kontaktdrehmomente und der bereits bekannten Kontaktkraft F lassen sich die Hebelarme der Kontaktkraft F bezüglich der Nickachse und der Rollachse und damit die Lage des Kraftangriffspunkts der Kontaktkraft F bestimmen.by virtue of the thus determined contact torque and the already known Contact force F can be the lever arms of the contact force F with respect to Nick axis and the roll axis and thus the position of the force application point determine the contact force F.

Die Lage des Kraftangriffspunkts der Kontaktkraft kann in erster Näherung als Lage des Flächenschwerpunkts der Kontaktfläche angesehen werden, sodass somit die Lage des Flächenschwerpunkts ebenfalls bekannt ist.The Position of the force application point of the contact force can in first approximation as Location of the centroid the contact surface Thus, the location of the centroid is also considered is known.

Aufgrund der Lage des Flächenschwerpunkts der Kontaktfläche oder aber auch des Kraftangriffspunkts und eines vorgegebenen Zusammenhangs kann der Kontaktflächenparameter α festgelegt werden. Der Zusammenhang zwischen dem Kontaktflächenparameter α und der Lage des Flächenschwerpunkts beziehungsweise des Kraftangriffspunkts kann im Vorfeld vom Hersteller der Bodenverdichtungsvorrichtung durch Versuche ermittelt werden, um eine aussagekräftige Beziehung zu erhalten. Die Vorgabe dieses Zusammenhangs kann in Form einer Tabelle oder aber auch einer Rechenbeziehung hinterlegt werden.by virtue of the location of the centroid the contact surface or also the force application point and a given relationship the contact surface parameter α can be defined become. The relationship between the contact surface parameter α and the Location of the centroid or the point of application of force can in advance by the manufacturer the soil compaction device are determined by experiments, a meaningful To get relationship. The specification of this relationship can be found in Form of a table or even a mathematical relationship deposited become.

Auf diese Weise kann der Kontaktflächenparameter α während eines jeden Verdichtungszyklusses des Kontaktelements ermittelt und in Abhängigkeit von der Größe beziehungsweise Lage der Kontaktfläche ständig angepasst werden.On this way, the contact surface parameter α during a determined each compression cycle of the contact element and in dependence of the size respectively Position of the contact surface constantly adjusted become.

Nachdem auf diese Weise sowohl der Kontaktflächenparameter α als auch die dynamische Steifigkeit kdyn festgestellt worden sind, lässt sich nach der oben angegebenen Formel der dynamische Verformungsmodul EV,dynVerdichter bestimmen.After both the contact surface parameter α and the dynamic stiffness k dyn have been determined in this way, the dynamic deformation modulus E V, dynVerdichter can be determined according to the formula given above.

Soweit erforderlich lässt sich mit Hilfe von Kalibrationsmessungen ein Zusammenhang zwischen dem so ermittelten dynamischen Steifigkeitsmodul EV,dynVerdichter und den mit Hilfe von konventionellen Messverfahren bestimmbaren Verformungsmodulen herstellen. So können zum Beispiel in Abhängigkeit von bestimmten Bodenverhältnissen Tabellen aufgestellt werden, die eine Übertragbarkeit des mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelten dynamischen Steifigkeitsmodul auf andere Verformungsmoduln erlaubt, die mit Hilfe von genormten Messverfahren bestimmt worden sind.If necessary, a correlation between the thus determined dynamic stiffness modulus E V, dynVerdichter and the deformation modules determinable with the aid of conventional measuring methods can be established with the aid of calibration measurements. Thus, for example, depending on certain soil conditions, tables can be set up which permit a transferability of the dynamic stiffness modulus determined by the method according to the invention to other deformation moduli determined by means of standardized measuring methods.

Erfindungsgemäß wird auch eine Bodenverdichtungsvorrichtung angegeben, mit einem von einem Antrieb angetriebenen Schwingungserreger, einem von dem Schwingungserreger beaufschlagten Kontaktelement, das während eines Schwingungszyklus den Boden phasenweise der dauernd berührt und kurzzeitig von dem zu verdichtenden Boden abheben kann, und mit einem Messsystem zum Bestimmen einer Bodeneigenschaft, das wenigstens einen Messaufnehmer zum Erfassen eines Bewegungsverhaltens des Kontaktelements aufweist. Die Bodenverdichtungsvorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass das Messsystem nach dem oben angegebenen erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird.Also according to the invention a soil compaction device specified with one of a Drive driven vibration exciter, one of the vibration exciter acted upon contact element, during a vibration cycle the ground in phases of constantly touching and briefly from the can lift to compacting soil, and with a measuring system for Determining a soil property comprising at least one sensor for detecting a movement behavior of the contact element. The soil compacting device according to the invention is characterized characterized in that the measuring system according to the above-mentioned inventive method is operated.

Vorteilhafterweise ist die Bodenverdichtungsvorrichtung eine Vibrationsplatte oder ein Stampfer. Eine Anwendung auf Walzen ist aber grundsätzlich auch möglich.advantageously, the soil compacting device is a vibrating plate or a rammer. An application on rollers is in principle also possible.

Diese und weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand eines Beispiels unter Zuhilfenahme der begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen:These and other advantages and features of the invention will become apparent below by way of example with the aid of the accompanying figures explained. Show it:

1a) in schematischer Seitenansicht eine Vibrationsplatte mit einem Kontaktelement, einem Schwingungserreger und einem Beschleunigungsaufnehmer; 1a ) In a schematic side view of a vibration plate with a contact element, a vibration exciter and an accelerometer;

1b) das Kontaktelement von 1a) mit schematischer Darstellung der Unwuchtwellen des Schwingungserregers; 1b ) the contact element of 1a ) with a schematic representation of the imbalance waves of the vibration exciter;

2 eine Perspektivdarstellung des Kontaktelements von 1; 2 a perspective view of the contact element of 1 ;

3 ein Phasendiagramm mit der Kontaktkraft Fcontact und dem Schwingweg s über der Zeit; 3 a phase diagram with the contact force F contact and the vibration path s over time;

4a) und b) ein Kontaktelement in Betrieb, mit kleiner Kontaktfläche; 4a ) and b) a contact element in operation, with a small contact surface;

5a) und b) ein Kontaktelement im Betrieb, mit großer Kontaktfläche; 5a ) and b) a contact element in operation, with a large contact surface;

6 eine schematische Darstellung von Kräften und Momenten an einem Kontaktelement (vereinfacht); 6 a schematic representation of forces and moments on a contact element (simplified);

7 geometrische Verhältnisse an einem Kontaktelement mit einem Zweiwellen-Schwingungserreger; 7 geometric relationships on a contact element with a two-shaft vibration exciter;

8 ein Kontaktelement mit dreieckförmiger Kontaktfläche; 8th a contact element with a triangular contact surface;

9 das Kontaktelement von 8 in der Draufsicht; 9 the contact element of 8th in the plan view;

10 ein Kontaktelement mit viereckiger Kontaktfläche; 10 a contact element with a square contact surface;

11 das Kontaktelement von 10 in der Draufsicht; 11 the contact element of 10 in the plan view;

12 eine Draufsicht auf ein Kontaktelement mit fünfeckiger Kontaktfläche; und 12 a plan view of a contact element with pentagonal contact surface; and

13 in schematischer Seitenansicht einen als Bodenverdichtungsvorrichtung dienenden Vibrationsstampfer. 13 in a schematic side view serving as Bodenverdichtungsvorrichtung vibration tampers.

1 zeigt in stark vereinfachter schematischer Darstellung eine als Bodenverdichtungsvorrichtung dienende Vibrationsplatte mit einem Kontaktelement 1. Das Kontaktelement 1 kann in gleicher Weise auch Bestandteil eines Vibrationsstampfers sein. Das so als Bodenkontaktplatte dienende Kontaktelement überträgt in bekannter Weise Schwingungskräfte, die von einem Schwingungserreger 2 erzeugt werden, in den zu verdichtenden Boden. 1 shows in highly simplified schematic representation serving as a soil compaction vibration plate with a contact element 1 , The contact element 1 may also be part of a vibration rammer in the same way. The contact element thus serving as a ground contact plate transmits, in a known manner, vibrational forces generated by a vibration exciter 2 be generated in the soil to be compacted.

Wie 1b) zeigt, kann der Schwingungserreger 2 in bekannter Weise aus zwei gegenläufig drehbaren Unwuchtwellen 3 bestehen, deren Phasenlage zueinander veränderbar ist, um eine Lenkbarkeit beziehungsweise eine Richtungsänderung der Bodenverdichtungsvorrichtung im Fahrtbetrieb zu erreichen.As 1b ), the vibration exciter can 2 in a known manner from two counter rotating unbalanced shafts 3 exist whose phase position is mutually variable in order to achieve a steerability or a change in direction of the soil compaction device while driving.

Das Kontaktelement 1 ist über eine Federeinrichtung 4 mit einer Obermasse 5 beweglich gekoppelt. In der Obermasse 5 ist üblicherweise ein Antrieb für den Schwingungserreger 2 untergebracht.The contact element 1 is about a spring device 4 with an upper mass 5 movably coupled. In the upper mass 5 is usually a drive for the vibration exciter 2 accommodated.

In 1a) ist außerdem ein Messaufnehmer 6 gezeigt, der zum Beispiel durch einen Beschleunigungsaufnehmer gebildet werden kann. Der Messaufnehmer 6 kann an dem Schwingungserreger 2 oder auch direkt an dem Kontaktelement 1 angebracht sein.In 1a ) is also a sensor 6 shown, which can be formed for example by an accelerometer. The sensor 6 can be at the vibration exciter 2 or directly to the contact element 1 to be appropriate.

2 zeigt einen Teil des Aufbaus von 1a) in Perspektivdarstellung. 2 shows a part of the structure of 1a ) in perspective view.

Das Kontaktelement 1 ist stark vereinfacht als rechteckige Platte wiedergegeben. An Stelle eines einzelnen Messaufnehmers 6 sind sechs Messaufnehmer 7 auf dem Kontaktelement 1 angeordnet, die ebenfalls als Beschleunigungsaufnehmer ausgebildet sein können.The contact element 1 is greatly simplified as a rectangular plate reproduced. Instead of a single sensor 6 are six sensors 7 on the contact element 1 arranged, which can also be designed as an accelerometer.

In 2 ist außerdem eine sich quer zu einer Fahrtrichtung X erstreckende Nickachse 8 (y-Achse) sowie eine sich in Fahrtrichtung X erstreckende Rollachse 9 (x-Achse) eingezeichnet. Die Nickachse 8 und die Rollachse 9 kreuzen sich in einem Schwerpunkt 10 des Kontaktelements 1. Die Beschleunigungsaufnehmer 7 sind jeweils mit Abstand zu der Nickachse 8 und der Rollachse 9 angeordnet, um Drehbewegungen bezüglich der Nickachse 8 und der Rollachse 9, insbesondere Drehwinkel oder Drehbeschleunigungen erfassen zu können.In 2 is also a transverse to a direction X extending pitch axis 8th (Y-axis) and extending in the direction of travel X roll axis 9 (x-axis) drawn. The pitch axis 8th and the roll axis 9 intersect in a focal point 10 of the contact element 1 , The accelerometer 7 are each at a distance to the pitch axis 8th and the roll axis 9 arranged to rotate with respect to the pitch axis 8th and the roll axis 9 to be able to detect, in particular, rotational angles or rotational accelerations.

Die Erfindung betrifft nun ein Messverfahren zum Bestimmen eines dynamischen Verformungsmoduls des von der Bodenverdichtungsvorrichtung gerade verdichteten Bodens. Zu diesem Zweck wird das Bewegungsverhalten des Kontaktelementes 1 gemessen und in geeigneter Form ausgewertet, wie nachfolgend beschrieben wird. Da das Messverfahren jedoch auch bereits oben in der Beschreibungseinleitung ausführlich erläutert wurde, werden nachfolgend nur noch die wesentlichen Aspekte des Messverfahrens zusammengefasst.The invention now relates to a measuring method for determining a dynamic deformation modulus of the soil compacted by the soil compacting device. For this purpose, the movement behavior of the contact element 1 measured and evaluated in a suitable form, as described below. However, since the measuring method has already been explained in detail above in the introduction, only the essential aspects of the measurement method are merged below summarizes.

Der dynamische Verformungsmodul bestimmt sich durch die Formel

Figure 00180001
The dynamic deformation modulus is determined by the formula
Figure 00180001

Dabei entspricht kdyn der dynamischen Steifigkeit des Bodens. Der Kontaktflächenparameter α berücksichtigt als Geometriefaktor die charakteristische Größe der Kontaktfläche und insbesondere die Abweichung der Lage des Kraftangriffspunktes im Verhältnis zur gesamten Grundfläche des Kontaktelements. Sowohl die dynamisch Steifigkeit kdyn als auch der Kontaktflächenparameter α können während jeder Belastungsphase bestimmt werden, sodass eine stets aktuelle Auswertung dieser Parameter und damit des dynamischen Verformungsmoduls EV,dynVerdichter möglich ist.K dyn corresponds to the dynamic rigidity of the soil. The contact surface parameter α takes into account as geometric factor the characteristic size of the contact surface and in particular the deviation of the position of the force application point in relation to the total base area of the contact element. Both the dynamic stiffness k dyn and the contact surface parameter α can be determined during each load phase, so that an always current evaluation of these parameters and thus of the dynamic deformation module E V, dynVerdichter is possible.

Zur Ermittlung der dynamischen Steifigkeit kdyn muss zunächst die Kontaktkraft Fcontact und der von dem Kontaktelement 1 während der Kontaktphase, also während des Berührens des zu verdichtenden Boden zurückgelegte Weg scontact ermittelt werden.To determine the dynamic stiffness k dyn , the contact force F contact and that of the contact element must first be determined 1 during the contact phase, ie during the contact of the soil to be compacted path s contact are determined.

Die Kontaktkraft Fcontact bestimmt sich zu aus dem Schwerpunktsatz bzgl. eines am Kontaktelement 1 fixierten Koordinatensystems. Dazu müssen neben der Schwerpunktsbeschleunigung und der bekannten Masse des Kontaktelementes Richtung und Größe der anregenden Kräfte des Schwingungserregers 2, Richtung und Größe der Schnittkräfte zum Rest der Maschine, Gewichtskräfte sowie die aus den Drehgeschwindigkeiten resultierenden Normalbeschleungiungskräften bestimmt werden.The contact force F contact is determined from the set of center of gravity with respect to one on the contact element 1 fixed coordinate system. In addition to the center of gravity acceleration and the known mass of the contact element, the direction and magnitude of the exciting forces of the vibration exciter must 2 , Direction and size of the cutting forces to the rest of the machine, weight forces and the normal Beschleungiungskräften resulting from the rotational speeds are determined.

Insbesondere errechnet sich die Kontaktkraft Fcontact vereinfacht für den Fall der in 1 gezeigten Vibrationsplatte zu Fcontact = mL·z ..L – FECC (5)wobei mL die Masse des Kontaktelements 1, z ..L die Beschleunigung des Kontaktelements 1 in Richtung der Kontaktnormalen und FECC die anregende Kraft des das Kontaktelement 1 beaufschlagenden Schwingungserregers 2 ist.In particular, the contact force F contact is simply calculated for the case of 1 shown vibration plate F contact = m L · Z .. L - F ECC (5) where m L is the mass of the contact element 1 . z .. L the acceleration of the contact element 1 in the direction of the contact normal and F ECC the stimulating force of the contact element 1 acting vibrator 2 is.

Die translatorische Beschleunigung z ..L des Kontaktelements 1 in Kontaktflächennormalenrichtung lässt sich zum Beispiel über den Messaufnehmer 6 (Beschleunigungssensor) im Schwerpunkt 10 des Kontaktelementes 1 messen (vgl. 1a).The translational acceleration z .. L of the contact element 1 in the contact surface normal direction can be, for example, via the sensor 6 (Acceleration sensor) in the center of gravity 10 of the contact element 1 measure (cf. 1a ).

Alternativ lässt sich die translatorische und rotatorische Beschleunigung in Kontaktnormalenrichtung und in Richtung der Nick- und Rollachse auch mit Hilfe der sechs Messaufnehmer 7 (Beschleunigungsaufnehmer) messen, die in der in 2 gezeigten Weise z. B. um den Schwerpunkt 10 des Kontaktelements angebracht sind, bestimmen.Alternatively, the translational and rotational acceleration in the contact normal direction and in the direction of the pitch and roll axis can also be with the help of six sensors 7 (Accelerometers), which are used in the in 2 shown way z. B. to the center of gravity 10 of the contact element are attached determine.

Weiterhin kann die Beschleunigung in Richtung der Kontaktnormalen auch berührungslos, also zum Beispiel durch optische Lasersensoren oder mit Hilfe des Doppler-Effekts bestimmt werden, wobei entsprechende Messaufnehmer 6a vorzugsweise an der Obermasse 5 der Bodenverdichtungsvorrichtung angebracht sind.Furthermore, the acceleration in the direction of the contact normal can also be determined without contact, that is to say for example by optical laser sensors or with the aid of the Doppler effect, with corresponding sensors 6a preferably at the upper mass 5 the soil compacting device are mounted.

Die für die Berechnung der Kontaktkraft Fcontact in obiger Formel erforderliche anregende Kraft FECC kann vereinfacht durch folgende Beziehung berechnet werden: FECC = EM·Ω2·cos(φPhase/2)·cos(Ω·t)wobei EM die resultierende Masse der rotierenden Unwuchtwellen 3 ist, Ω die anregende Frequenz des Schwingungserregers 2 und φPhase den Phasenwinkel zwischen den beiden Unwuchtwellen 3 darstellt.The stimulating force F ECC required for the calculation of the contact force F contact in the above formula can be calculated by the following relationship: F ECC = EM · Ω 2 * Cos (φ phase / 2) · cos (Ω · t) where EM is the resulting mass of rotating unbalanced shafts 3 Ω is the exciting frequency of the vibration exciter 2 and φ phase the phase angle between the two unbalanced shafts 3 represents.

Der Phasenwinkel φPhase ist in Abhängigkeit von der Einstellung des Bedieners variabel. Er betrifft die Relativlage der beiden Unwuchtwellen 3 zueinander und kann daher je nach gewünschter Fahrtrichtung (vorwärts, rückwärts) durch den Bediener verändert werden. Eine Messung des Phasenwinkels φPhase ist zum Beispiel durch induktive oder kapazitive Näherungsschalter oder Hall-Sensoren möglich. Ebenso ist es möglich, die Verstellung der Phasenlage der Unwuchtwellen 3 mit Hilfe eines Regelventils zu erreichen, sodass ebenfalls gesicherte Informationen über den Phasenwinkel φPhase vorliegen.The phase angle φ phase is variable depending on the setting of the operator. It concerns the relative position of the two unbalanced shafts 3 to each other and can therefore be changed depending on the desired direction of travel (forward, backward) by the operator. A measurement of the phase angle φ phase is possible, for example, by inductive or capacitive proximity switches or Hall sensors. It is also possible the adjustment of the phase position of the unbalanced shafts 3 with the help of a control valve, so that also secured information about the phase angle φ phase are present.

Trägt man nun für den Zeitverlauf während eines Belastungszyklusses die gemäß Gleichung (5) berechnete Kontaktkraft Fcontact über dem Schwingweg s auf, ergibt sich das in 3 dargestellte, typische Kontaktkraft/Schwingweg-Phasendiagramm. 3 unterscheidet einen Bewegungszyklus des Kontaktelements 1 in zwei Phasen, nämlich eine Luftphase (auch Flugphase genannt) und eine Kontaktphase, die eine Belastungsphase und eine Entlastungsphase aufweist. Während der Luftphase fliegt das Kontaktelement 1 über den zu verdich tenden Boden, während in der Kontaktphase eine Wechselwirkung zwischen dem Kontaktelement 1 und dem Boden stattfindet.If the contact force F contact calculated according to equation (5) is plotted over the oscillation path s for the course of time during a load cycle, this results in 3 illustrated, typical contact force / vibration displacement phase diagram. 3 distinguishes a movement cycle of the contact element 1 in two phases, namely an aerial phase (also called flight phase) and a contact phase, which has a loading phase and a discharge phase. During the aerial phase, the contact element flies 1 via the bottom to be compacted, while in the contact phase an interaction between the contact element 1 and the soil takes place.

Als Nulllage wird der Punkt mit dem Schwingweg s = 0 angesehen. Ausgehend von diesem Punkt wird aufgrund der Unwuchtwirkung des Schwingungserregers 2 das Kontaktelement 1 in den Boden gedrückt, sodass sich entsprechend dem ansteigenden Ast (vgl. Pfeilrichtung in 3) mit zunehmendem Schwingweg eine Erhöhung der Kontaktkraft Fcontact einstellt. Nach Erreichen eines Maximums wird das Kontaktelement 1 aufgrund der Unwuchtwirkung entlastet, sodass der Phasenverlauf den absteigenden Ast der Kontaktphase erreicht, bis schließlich kein Bodenkontakt mehr besteht (in 3 bei s = 2).As zero position, the point with the oscillation s = 0 is considered. Starting from this point is due to the imbalance of the vibration exciter 2 the contact element 1 pressed into the ground, so that according to the rising branch (see arrow direction in 3 ) with increasing vibration path an increase in the contact force F contact sets. After reaching a maximum, the contact element 1 relieved due to the imbalance effect, so that the phase course reaches the descending branch of the contact phase, until finally no more ground contact exists (in 3 at s = 2).

Aufgrund der Schwingungswirkung wird das Kontaktelement 1 vom zu verdichtenden Boden abgehoben und bewegt sich – ohne Bodenkontakt und damit ohne Kontaktkraft – fliegend über den Boden.Due to the vibration effect, the contact element 1 lifted from the soil to be compacted and moves - without contact with the ground and thus without contact force - flying over the ground.

Nach einem Wechsel der Schwingungsrichtung erreicht das Kontaktelement 1 in der Luftphase wieder die Nulllage, sodass ein neuer Verdichtungszyklus beginnt.After a change of the direction of vibration reaches the contact element 1 in the air phase, the zero position again, so that a new compression cycle begins.

Der Schwingweg s in der Kontaktphase wird als Kontaktweg scontact bezeichnet. Er lässt sich durch doppelte Integration der Beschleunigung des Kontaktelements rechnerisch bestimmen. Wie oben dargelegt sollten dabei die translatorischen und rotatorischen Bewegungsanteile berücksichtigt werden, d.h. entsprechend auch bei der Integration.The oscillation path s in the contact phase is referred to as the contact path s contact . It can be calculated by double integration of the acceleration of the contact element. As stated above, the translational and rotational motion components should be taken into account, ie correspondingly also during the integration.

Für die Ermittlung der dynamischen Steifigkeit des Bodens kdyn lassen sich nun mehrere Messpunktepaare (Kontaktkraft F, Kontaktweg s) in der Belastungsphase ermitteln und deren Gradient dF/ds bestimmen. Dazu kann zum Beispiel der Kurvenverlauf durch ein Polynom mit Hilfe der kleinsten Fehlerquadrate approximiert werden. Der Gradient der approximierten Kurve kann dann recht einfach analytisch aus den Polynomkoeffizienten berechnet werden.To determine the dynamic stiffness of the ground k dyn , several measuring point pairs (contact force F, contact path s) in the loading phase can now be determined and their gradient dF / ds determined. For this purpose, for example, the curve can be approximated by a polynomial with the aid of the least squares. The gradient of the approximated curve can then be calculated quite simply analytically from the polynomial coefficients.

Die dynamische Steifigkeit kdyn wird dann durch Mittlung der verschiedenen Gradienten über den gesamten Bereich der Belastungsphase ermittelt, sodass schließlich für einen Belastungszyklus ein kdyn-Wert als Maß für die dynamische Steifigkeit gefunden werden kann, der einen wesentlichen Teil des dynamischen Verformungsmoduls EV,dynVerdichter gemäß Gleichung (1) darstellt.The dynamic stiffness k dyn is then determined by averaging the various gradients over the entire range of the loading phase, so that finally a k dyn value can be found for a load cycle as a measure of the dynamic stiffness, which is a substantial part of the dynamic deformation modulus E V, dynVerdichter according to equation (1) represents.

Zur Bestimmung des Kontaktflächenparameters α wird zunächst auf folgende Problematik hingewiesen:to Determination of the contact surface parameter α is initially on pointed out the following problems:

4a) zeigt vereinfacht das Bodenkontaktelement 1 im Betrieb bei der Verdichtung eines Bodens 11. Durch die Wirkung des Schwingungserregers 2 ist das Kontaktelement 1 gegenüber der Bodenoberfläche 11 schräg gestellt, sodass nur ein hinterer Teil des Kontaktelements 1 den Boden 11 berührt. Dementsprechend ist in 4a) eine Kontaktfläche 12 eingezeichnet, die die tatsächliche Berührung des Kontaktelements 1 mit dem Boden 11 wiedergibt. In der Kontaktfläche 12 wirken Kontaktkräfte 13 als Flächenlast. 4a ) shows simplified the ground contact element 1 in operation during the compaction of a soil 11 , Due to the effect of the vibration exciter 2 is the contact element 1 opposite the soil surface 11 tilted so that only a rear part of the contact element 1 the ground 11 touched. Accordingly, in 4a ) a contact surface 12 plotted the actual contact of the contact element 1 with the ground 11 reproduces. In the contact area 12 contact forces act 13 as area load.

In 4b) werden die Kontaktkräfte 13 als resultierende Kontaktkraft 14 zusammengefasst, die in Kontaktflächenormalenrichtung an einem Kraftangriffspunkt 15 wirkt und der oben genannten Kontaktkraft Fcontact entspricht. Der Kraftangriffspunkt 15, an dem die Kontaktkraft 14 an dem Kontaktelement 1 angreift, hat einen Abstand a zu dem Schwerpunkt 10 des Kontaktelements.In 4b ) become the contact forces 13 as the resulting contact force 14 summarized in the contact surface normal direction at a force application point 15 acts and corresponds to the above contact force F contact . The force application point 15 at which the contact force 14 on the contact element 1 attacks, has a distance a to the center of gravity 10 of the contact element.

Für den Schwerpunkt 10 des Kontaktelements 1 wird die Masse des Kontaktelements 1 und des Schwingungserregers 2 berücksichtigt.For the focus 10 of the contact element 1 becomes the mass of the contact element 1 and the vibrator 2 considered.

Es ist gut erkennbar, dass der Kraftangriffspunkt 15 nicht mit einem Flächenschwerpunkt einer Grundfläche des Kontaktelements 1 zusammenfällt, die sich ergeben würde, wenn das Kontaktelement 1 vollständig in Kontakt mit dem Boden steht. Vielmehr wirkt die Kontaktkraft 14 unsymmetrisch beziehungsweise exzentrisch auf den Flächenschwerpunkt des Kontaktelements 1 und auch auf den Gesamtschwerpunkt 10 des Kontaktelements 1.It is well recognizable that the force application point 15 not with a centroid of a base of the contact element 1 coincides, which would result if the contact element 1 completely in contact with the ground. Rather, the contact force acts 14 unsymmetrical or eccentric to the centroid of the contact element 1 and also on the overall focus 10 of the contact element 1 ,

5 zeigt in Analogie zu 4 ein Kontaktelement 1, das auf einen Boden 11 einwirkt, wobei die Kontaktfläche 12 deutlich größer ist (siehe 5a)). Dies ist zum Beispiel dann der Fall, wenn der Boden weicher als bei 4a) ist. 5 shows in analogy to 4 a contact element 1 that on a floor 11 acts, with the contact surface 12 is significantly larger (see 5a )). This is the case, for example, when the soil is softer than at 4a ).

Wie aus 5a) ersichtlich, verlagert sich dann der Kraftangriffspunkt 15 der resultierenden Kontaktkraft 14 näher an den Schwerpunkt 10, sodass der Abstand a verringert wird.How out 5a ), then the force application point shifts 15 the resulting contact force 14 closer to the center of gravity 10 so that the distance a is reduced.

Für die Ermittlung des Kontaktflächenparameters α kann nun zum Beispiel die Lage des Kraftangriffspunktes 15 der Kontaktkraft 14 in Bezug auf die Lage des Schwerpunkts 10 des Kontaktelementes 1 herangezogen werden. Hintergrund dieses Ansatzes ist die Überlegung, dass bei nahezu konstanter Bodensteifigkeit ent lang des Verdichtungsweges der Flächenschwerpunkt einer großen Kontaktfläche 12 (5a)) näher am Schwerpunkt 10 des Kontaktelementes 1 liegt als bei einer kleinen Kontaktfläche (4a)).For the determination of the contact surface parameter α can now, for example, the position of the force application point 15 the contact force 14 in relation to the location of the center of gravity 10 of the contact element 1 be used. Background of this approach is the consideration that with almost constant soil stiffness ent long the compression path of the centroid of a large contact area 12 ( 5a )) closer to the center of gravity 10 of the contact element 1 than with a small contact area ( 4a )).

Um den Schwerpunkt der tatsächlichen Kontaktfläche 12 zu ermitteln, werden zunächst die durch die Kontaktkraft 14 hervorgerufenen Drehbeschleunigungen um die Nick- und Rollachse (Bezugszeichen 8 und 9 in 2) ermittelt. Aus der Kenntnis der jeweils momentan resultierenden Kontaktkraft 14 und der dadurch hervorgerufenen Drehmomente kann der Kraftangriffspunkt 15 berechnet werden. Zu diesem Zweck muss die Translations-, die Nick- und die Rollbewegung des Kontaktelements 1 mit Hilfe von Messaufnehmern bestimmt werden. Dazu eignen sich zum Beispiel die in 2 gezeigten Messaufnehmer 7.To the center of gravity of the actual contact surface 12 To determine, first by the contact force 14 caused spin around the pitch and roll axis (reference numeral 8th and 9 in 2 ). From the knowledge of the currently resulting contact force 14 and the torques caused thereby may be the force application point 15 be calculated. For this purpose, the translational, the pitching and the rolling movement of the contact element 1 be determined by means of sensors. These are, for example, in 2 shown sensor 7 ,

Die aufgrund des Kontaktes auftretenden Drehbewegungen, insbesondere also die Nick- und Rollbewegung des Kontaktelements 1, lassen sich aus den Drehimpulsbilanzen in Nick- und Rollrichtung bei Kenntnis der a priori bekannten Massenträgheitsmomente des Kontaktelementes am Kontaktelement 1 ermitteln, sodass sich die durch die Kontaktkraft 14 hervorgerufenen Kontaktdrehmomente um die Nickachse 8 und die Rollachse 9 ausrechnen lassen, wie später erläutert wird.The rotational movements occurring due to the contact, in particular so the pitch and roll movement of the contact element 1 , can be determined from the angular momentum balances in pitch and roll direction with knowledge of the a priori known moments of inertia of the contact element on the contact element 1 determine, so that by the contact force 14 caused contact torques about the pitch axis 8th and the roll axis 9 calculate, as explained later.

Aus den Kontaktdrehmomenten wiederum können mit Kenntnis der Kontaktkraft 14 beziehungsweise Fcontact entsprechend die Hebelarme der Kontaktkraft 14 in Roll- und Nickrichtung und damit die Lage des Kraftangriffspunktes 15 bestimmt werden. Dabei ist aus der Kenntnis des Schwerpunktes der Kontaktkraft auf die Lage und Geometrie der Kontaktfläche zu schließen. Da der Boden uneben sein kann, ist dies nicht in allen Fällen eindeutig möglich. Es ist jedoch technisch hinreichend, durch geeignete Versuche und statistische Auswertung der Belastungszyklen einen Zusammenhang herzustellen.From the contact torques turn, with knowledge of the contact force 14 or F contact according to the lever arms of the contact force 14 in the roll and pitch direction and thus the position of the force application point 15 be determined. It is from the knowledge of the center of gravity of the contact force to close the position and geometry of the contact surface. Since the ground can be uneven, this is not always possible in all cases. However, it is technically sufficient to establish a connection by suitable tests and statistical evaluation of the load cycles.

Die Verhältnisse sind vereinfacht in 6 für den Anwendungsfall einer Vibrationsplatte gezeigt.The conditions are simplified in 6 for the application of a vibrating plate shown.

Allgemein muss für die Berechnung des Kontaktflächenparameters α zunächst die Lage des theoretischen Kraftangriffspunktes 13 berechnet werden:
Unter Verwendung des Drallsatzes lässt sich die Drehbeschleunigung im Schwerpunkt eines bewegten Körpers bzgl. eines im Schwerpunkt fixierten Koordinatensystems aus der Summe der wirkenden äußeren Drehmomente gemäß IX·Ẍ + (IZ – IY)·Φ .Ṅ – (N .. + ẊΦ .)·IXZ + (Ṅ2 – Φ .2)·IYZ + (ẊṄ – Φ ..)·IXY = ΣMX IY·Φ .. + (IX – IZ)·ṄẊ – (Ẍ + Φ .Ṅ)·IXY + (Ẋ2 – Ṅ2)·IZX + (Φ .Ẋ – N ..)·IYZ = ΣMY IZ·N .. + (IY – IX)·ẊΦ . – (Φ .. + ẊṄ)·IYZ + (Φ .2 – Ẋ2)·IXY + (ṄΦ . – Ẍ)·IZX = ΣMZ (11)berechnen. Die Trägheitsmomente des Kontaktelementes I, IX, IY, IZ, etc. lassen sich aus CAD-Daten oder ggf. auch experimentell ermitteln. Die Drehbeschleunigungen lassen sich durch geeignet positionierte Beschleunigungssensoren 7, wie weiter oben beschrieben, ermitteln.
In general, for the calculation of the contact surface parameter α, the position of the theoretical force application point must first be determined 13 be calculated:
Using the spin set, the rotational acceleration in the center of gravity of a moving body with respect to a coordinate system fixed in the center of gravity can be determined from the sum of the acting external torques I X · Ẍ + (I Z - I Y ) · Φ .Ṅ - (N .. + ẊΦ.) · I XZ + (Ṅ 2 - Φ. 2 ) · I Y Z + (ẊṄ - Φ ..) · I XY = ΣM X I Y · Φ .. + (I X - I Z ) · ṄẊ - (Ẍ + Φ .Ṅ) · I XY + (Ẋ 2 - Ṅ 2 ) · I ZX + (Φ.Ẋ - N ..) · I Y Z = ΣM Y I Z · N .. + (I Y - I X ) · ẊΦ. - (Φ .. + ẊṄ) · I Y Z + (Φ. 2 - Ẋ 2 ) · I XY + (ṄΦ.-Ẍ) · I ZX = ΣM Z (11) to calculate. The moments of inertia of the contact element I, I X , I Y , I Z , etc. can be determined from CAD data or possibly also experimentally. The spins can be adjusted by suitably positioned acceleration sensors 7 , as described above, determine.

Die Komponenten der angreifenden Drehmomente ergeben sich aus den Schnittmomenten MU zum Rest der Bodenverdichtungsvorrichtung (Obermasse), den durch die Bodenkontaktkraft verursachten Momenten MC sowie aus den vom Schwingungserreger 2 ausgeübten Momenten MECC um die jeweiligen Achsen x, y und z gemäß ΣMX = MC,X + MECC,X + MU,X ΣMY = MC,Y + MECC,Y + MU,Y ΣMZ = MC,Z + MECC,Z + MU,Z (12) The components of the attacking torques result from the cutting moments M U to the rest of the soil compaction device (upper mass), the moments M C caused by the ground contact force and from the vibration exciter 2 applied moments M ECC about the respective axes x, y and z according to .sigma..sub.m X = M C, X + M ECC, X + MU, X ΣM Y = M C, Y + M ECC, Y + M U, Y .sigma..sub.m Z = M C, Z + M ECC, Z + M U, Z (12)

Für die durch die Bodenkontaktkraftkomponenten FC,i bewirkten Drehmomente MC,i kann man ansetzen MC,X = FC,Z·rC,Y – FC,Y·rC,Z MC,Y = –FC,Z·rC,X – FC,X·rC,Z MC,Z = FC,Y·rC,X – FXC,X·rC,Y (13)wobei rC die Koordinaten des Kraftangriffspunktes bezüglich des Schwerpunktes des Kontaktelementes 1 darstellen.For the ground contact by the force components F C, i caused torques M C i can start M C, X = F C, Z · r C, Y - F C, Y · r C, Z M C, Y = -F C, Z · r C, X - F C, X · r C, Z M C, Z = F C, Y · r C, X - FX C, X · r C, Y (13) where r C is the coordinates of the force application point with respect to the center of gravity of the contact element 1 represent.

rC sind somit die Koordinaten, die die Lage des Kraftangriffspunktes 15 im Verhältnis zum Schwerpunkt des Kontaktelementes 1 definieren. Sie können durch Auflösen des obigen Gleichungssystems (13) unter Berücksichtigung der Gleichungssysteme (11) und (12) bestimmt werden.r C are thus the coordinates that determine the position of the force application point 15 in relation to the center of gravity of the contact element 1 define. They can be determined by solving the above equation system (13), taking into account the equation systems (11) and (12).

Damit ergibt sich für die Koordinaten rC des Kraftangriffspunktes 15:
Für den Fall eines Kontaktelementes, dessen Anregungen in der xz-Ebene des Schwerpunktes liegt (d. h. FC,Y ≈ 0) ergibt sich für die Hebelarme:

Figure 00240001
This results in the coordinates r C of the force application point 15 :
For the case of a contact element whose excitations lie in the xz plane of the center of gravity (ie F C, Y ≈ 0), the following results for the lever arms:
Figure 00240001

rC,Z ist die z-Koordinate der Unterseite des Kontaktelementes 1 und aus z. B. CAD-Daten bekannt.r C, Z is the z-coordinate of the underside of the contact element 1 and from z. B. CAD data known.

Für den Fall, dass der Schwingungserreger zwei gegenläufig drehende Wellen mit gleich großen Unwuchtmassen aufweist, deren Rotationsachsen die gleiche Orientierung wie die Y-Achse des Kontaktelementes 1 aufweisen und deren Phasenlage zueinander verstellbar ist, errechnen sich die Komponenten des anregenden Drehmomentes um die Y-Achse (Nickmoment) MECC,Y bzgl. des auf dem Kontaktelement ortsfesten Koordinatensystems in Abhängigkeit von der Zeit t vereinfacht durch folgende Beziehung MECC,Y = EM·Ω2·[ez·(sinφV + sinφH) – rs·(cosφV + cosφV)] (16) In the event that the vibration generator has two counter-rotating shafts with equal imbalance masses whose axes of rotation have the same orientation as the Y-axis of the contact element 1 and whose phase angle is adjustable relative to one another, the components of the exciting torque about the Y-axis (pitching moment) M ECC, Y with respect to the coordinate system fixed on the contact element as a function of the time t are calculated by the following relationship M ECC, Y = EM · Ω 2 · [E z · (Sinφ V + sinφ H ) - r s · (Cos V + cosφ V )] (16)

EM ist die resultierende Masse der rotierenden Unwuchtmasse 3, Ω ist die anregende Frequenz des Schwingungserregers 2. Die Winkel φV und φH stellen die momentanen Phasenwinkel der vorderen und hinteren Erregerwelle bzgl. der Vertikalen (z-Achse) dar. Sie lassen sich z. B. mittels Näherungsschalter an jeder Erregerwelle separat ermitteln. rS stellt den halben Abstand der Erregerwellenmittelpunkte dar und kann aus CAD-Daten entnommen oder direkt gemessen werden. eZ stellt den Abstand des Erregerwellenschwerpunktes vom Gesamtschwerpunkt der Untermasse in Z-Richtung dar und kann ebenfalls aus CAD-Daten ermittelt werden.EM is the resulting mass of the rotating imbalance mass 3 , Ω is the exciting frequency of the vibration exciter 2 , The angles φ V and φ H represent the instantaneous phase angles of the front and rear exciter shafts with respect to the vertical (z axis). B. separately by means of proximity switches on each exciter shaft. r S represents half the distance of the exciter shaft centers and can be taken from CAD data or measured directly. e Z represents the distance of the exciter center of gravity from the total center of gravity of the lower mass in the Z direction and can also be determined from CAD data.

Die Verhältnisse sind in 7 gezeigt.The conditions are in 7 shown.

Für den Fall, dass der Schwerpunkt der beiden Erregerwellen in X- und Y-Richtung mit dem Schwerpunkt des Kontaktelementes übereinstimmt, entstehen keine zusätzlichen anregenden Drehmomente durch den Erreger um die X-Achse und um die Z-Achse. Die Drehmoment-Komponenten MECC,X und MECC,Z sind dann Null. Für jeden anderen Fall lassen sich die Drehmomente selbstverständlich ebenso rechnerisch aus der momentanen Position der Unwuchten berechnen.In the event that the center of gravity of the two excitation waves in the X and Y directions coincides with the center of gravity of the contact element, no additional exciting torques are produced by the exciter about the X axis and about the Z axis. The torque components M ECC, X and M ECC, Z are then zero. Of course, for any other case, the torques can also be computationally calculated from the instantaneous position of the imbalances.

Nachfolgend wird beispielhaft ein Verfahren zur näherungsweisen Bestimmung der tatsächlichen Kontaktfläche 16 für den Fall eines rechteckigen und ebenen Kontaktelements 1 erläutert:
Durch die Nick- und Rollbewegung des Kontaktelementes wird ein Kontakt immer von einer Ecke bzw. Kante des Kontaktelementes ausgehen.
The following is an example of a method for approximate determination of the actual contact surface 16 in the case of a rectangular and planar contact element 1 explains:
Due to the pitch and roll movement of the contact element, a contact will always emanate from a corner or edge of the contact element.

8 zeigt in schematischer Perspektivansicht ein Kontaktelement 1 mit Fahrtrichtung in Richtung der x-Achse. Auf dem Kontaktelement 1 ist eine dreiecksförmige Kontaktfläche 16 mit geraden Begrenzungskanten gestrichelt eingezeichnet. Dabei sind die äußeren Begrenzungslinien durch die bekannte Außengeometrie des Kontaktelements 1 bekannt. 8th shows a schematic perspective view of a contact element 1 with direction of travel in the direction of the x-axis. On the contact element 1 is a triangular contact surface 16 drawn with dashed lines with straight boundary edges. Here are the outer boundary lines by the known outer geometry of the contact element 1 known.

Die fehlende, im idealisierten Fall gerade innere Begrenzungslinie (Kontaktkante 17) wird nun aus der Bedingung, dass der Kraftangriffspunkt 15 z.B. im Flächenschwerpunkt des die Kontaktfläche 16 bildenden Dreieckes liegt, berechnet.The missing, in the idealized case straight inner boundary line (contact edge 17 ) is now made condition that the force application point 15 eg in the centroid of the contact surface 16 forming triangle is calculated.

9 zeigt die Konstruktion der fehlenden, inneren Kante der Kontaktfläche 16 beispielhaft für einen Kontakt beginnend an einer Ecke 18 (Schnittpunkt der Kanten I und II des Kontaktelements 1). 9 shows the construction of the missing, inner edge of the contact surface 16 exemplary of a contact starting at a corner 18 (Intersection of the edges I and II of the contact element 1 ).

Aus der Kenntnis des Flächenschwerpunktes (soll gleich dem Kraftangriffspunkt 15 sein, daher gelten die oben ermittelten Koordinaten rC) und der Bedingung, dass die beiden Geraden g1 und g2 sich im Flächenschwerpunkt schneiden, lässt sich bei bekannten Koordinaten der beiden Kanten I und II des Kontaktelements 1 ein Gleichungssystem mit zwei Gleichungen aufstellen und nach den gesuchten unbekannten Schnittpunkten (xs1, ys1) und (xs2, ys2) der Innenkante der dreieckförmigen Kontaktfläche 16 auflösen. Analog verfährt man, wenn der Kontakt an einer anderen Ecke des Kontaktelementes 1 beginnt.From the knowledge of the centroid (equal to the force application point 15 Therefore, the above determined coordinates r C ) and the condition that the two lines g 1 and g 2 intersect at the centroid, can be at known coordinates of the two edges I and II of the contact element 1 set up a system of equations with two equations and the desired unknown intersection points (x s1 , y s1 ) and (x s2 , y s2 ) of the inner edge of the triangular contact surface 16 dissolve. The procedure is analogous if the contact is at another corner of the contact element 1 starts.

10 zeigt einen Fall, in dem einer der so gemäß 9 berechneten Schnittpunkte über die tatsächliche Geometrie, also insbesondere über die betreffende Kante des Kontaktelements 1 hinaus wandert. Dann wird die Berechnung der innenliegenden Kontaktkante 18 erneut durchgeführt und zwar unter der Annahme, dass die Kontaktfläche 16 nun viereckig ist. 10 shows a case in which one of the so according to 9 calculated points of intersection on the actual geometry, ie in particular on the relevant edge of the contact element 1 wander out. Then the calculation of the inner contact edge 18 performed again, assuming that the contact surface 16 now quadrangular.

Für die viereckige Kontaktfläche 16 lässt sich nun ebenfalls aus der bekannten Lage des Flächenschwerpunktes (Koordinaten rC des Kraftangriffspunkts 15) und den geometrischen Konstruktionsvorschriften ein Gleichungssystem für die Bestimmung der unbekannten Schnittpunkte mit den Kontaktelementkanten (Kanten I und II) aufstellen und lösen.For the square contact surface 16 can now also from the known position of the centroid (coordinates r C of the force application point 15 ) and the geometric design rules set up and solve a system of equations for the determination of the unknown intersections with the contact element edges (edges I and II).

11 zeigt die geometrische Bestimmung des Flächenschwerpunktes 15 einer trapezförmigen, viereckigen Fläche. 11 shows the geometric determination of the centroid 15 a trapezoidal, quadrangular surface.

12 zeigt einen Fall, bei dem aufgrund der Überlagerung der rotatorischen und translatorischen Geschwindigkeitsanteile in einem Teil 16a (gepunktete Fläche) der Kontaktfläche 16, eine Geschwindigkeitsverteilung entsteht, bei der sich dieser Teil vom Boden wegbewegt. Dann sollten diese Flächenanteile mit einer geringeren Wertigkeit bei der Berechnung der tatsächlichen Kontaktfläche 16 berücksichtig werden, da dort praktisch keine oder nur sehr geringe Bodenkontaktkräfte übertragen werden. 12 shows a case in which due to the superposition of the rotational and translational velocity components in one part 16a (dotted area) of the contact surface 16 , a velocity distribution arises at which this part moves away from the ground. Then these area proportions should have a lower valence in the calculation of the actual contact area 16 Be taken into account, since there are transmitted virtually no or very little ground contact forces.

Zwischen dem in 12 gepunktet dargestellten Flächenteil 16a, der sich vom Boden wegbewegt, und dem in 12 schraffierten Flächenteil 16b, der sich zum Boden bewegt, also Bodenkontaktkräfte überträgt, verläuft eine Geschwindigkeitsnulllinie 19.Between the in 12 dotted area shown 16a moving away from the ground and in 12 hatched area part 16b , which moves to the ground, so transmits ground contact forces, runs a speed zero line 19 ,

Das Vorhandensein und die Lage der Geschwindigkeitsnulllinie 19, bei der die Kontaktelementgeschwindigkeit in Normalenrichtung ihr Vorzeichen umkehrt, lässt sich bei bekannter Translations- und Winkelgeschwindigkeit des Schwerpunktes des Kontaktelementes 1 aus den kinematischen Beziehungen berechnen. Für die Gesamtgeschwindigkeit an einem Punkt (rx, ry) des Kontaktelements 1 bei reiner Translationsbewegung in Z-Richtung und überlagerter Nick-/Rollbewegung ergibt sich νP,z = żS + Ẋ·ry – Φ .·rx The presence and location of the speed zero line 19 , in which the contact element speed reverses its sign in the normal direction, can be at a known translational and angular velocity of the center of gravity of the contact element 1 from the kinematic relationships. For the total velocity at a point (r x , r y ) of the contact element 1 with pure translation movement in the Z-direction and superimposed pitch / roll motion results ν P, e.g. = ż S + Ẋ · r y - Φ. · R x

Nullsetzen der Geschwindigkeit ergibt dann die relevante Geradengleichung für die Geschwindigkeitsnulllinie 19 gemäß

Figure 00260001
Zeroing the speed then gives the relevant straight line equation for the speed zero line 19 according to
Figure 00260001

Da die Geschwindigkeitsnulllinie 19 immer eine Gerade ist, ergibt sich im ungünstigsten Fall ein Fünfeck für die relevante Kontaktfläche (schraffierte Fläche 16b), wie 12 zeigt.Because the speed zero line 19 always a straight line, in the most unfavorable case, a pentagon results for the relevant contact surface (hatched area 16b ), as 12 shows.

12 zeigt die resultierende Kontaktfläche bei vorhandener Geschwindigkeitsnulllinie 19 in der Nähe einer Ecke 20. Da der Flächenschwerpunkt der abzuziehenden Dreiecksfläche (gepunkteter Flächenteil 16a) bekannt ist, lässt sich der Flächenschwerpunkt der gepunkteten Dreiecksfläche 16a plus der schraffierten, eigentlichen Kontaktfläche 16b als Summenschwerpunkt berechnen. Für die daraus resultierende viereckige Gesamtfläche (Flächenteile 16a und 16b) lässt sich nun wieder nach dem oben beschriebenen Verfahren die fehlende Kontaktkante 17 berechnen. 12 shows the resulting contact area with existing zero speed line 19 near a corner 20 , Since the centroid of the triangular surface to be subtracted (dotted surface part 16a ), the area centroid of the dotted triangular area can be determined 16a plus the hatched, actual contact area 16b calculate as sum of gravity. For the resulting quadrilateral total area (area parts 16a and 16b ) can now again according to the method described above, the missing contact edge 17 to calculate.

Die Definition des eindimensionalen E-Moduls in der Bodenmechanik lautet:

Figure 00270001
dabei wird der Boden über eine kreisförmige, starre Platte mit Radius r und konstanter Druckverteilung belastet. F beschreibt die aufgebrachte Kraft und s die Einsinkung. Die Querdehnzahl ν ist für kohäsionslose Böden näherungsweise konstant und wird z. B. bei der Auswertung des statischen Lastplattenversuches immer mit ν = 0,212 angesetzt.The definition of the one-dimensional modulus of elasticity in soil mechanics is:
Figure 00270001
The soil is loaded by a circular, rigid plate with radius r and a constant pressure distribution. F describes the applied force and s the sinking. The transverse strain number ν is approximately constant for cohesionless soils and is z. B. in the evaluation of the static load plate test always with ν = 0.212.

Der Gradient ΔF/Δs wurde oben bereits bestimmt, so dass für den Kontaktflächenparameter α folgenden Ansatz zu machen ist (mit ν = 0,212):

Figure 00270002
The gradient .DELTA.F / .DELTA.s has already been determined above, so that the following is to be done for the contact surface parameter .alpha. (With .nu. = 0.212):
Figure 00270002

Bei dieser Definition wird der oben bereits genannte Wert γ zu 2,1 gesetzt, was zu geeigneten Ergebnissen führt. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass die Querdehnzahl ν bei unterschiedlichen Bodenqualitäten variieren kann. Dementsprechend kann der Faktor γ in einem Bereich von 1,5 bis 2,7 liegen.at this definition sets the above-mentioned value γ to 2.1, which leads to suitable results. However, it has been found that the transverse strain number ν at different soil quality can vary. Accordingly, the factor γ can be in a range of 1.5 to 2.7 lie.

rhyd stellt den hydraulischen Vergleichsradius dar und lässt sich gemäß

Figure 00280001
aus der Kontaktfläche AC (Bezugszeichen 16) berechnen, deren Bestimmung oben bereits erläutert wurde.r hyd represents the hydraulic comparison radius and can be according to
Figure 00280001
from the contact surface A C (reference numeral 16 ), the determination of which has already been explained above.

Um den dynamischen Steifigkeitsmodul EV,dynVerdichter mit Verformungsmoduln vergleichen zu können; die durch konventionelle, zum Beispiel genormte Messverfahren ermittelt worden sind, können Kalibrationsmessungen durchgeführt beziehungsweise Kalibrationstabellen ausgewertet werden.To be able to compare the dynamic stiffness modulus E V, dynVerdichter with deformation moduli ; which have been determined by conventional, for example, standardized measuring methods, calibration measurements can be carried out or calibration tables can be evaluated.

Das erfindungsgemäße Verfahren beziehungsweise eine Bodenverdichtungsvorrichtung, wie zum Beispiel ein Stampfer oder eine Vibrationsplatte, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben werden, ermöglichen es, die Bodensteife beziehungsweise den dynamischen Verformungsmodul des Bodens während der Verdichtungsarbeit zu bestimmen. Das Verfahren eignet sich besonders gut für Bodenverdichtungsvorrichtungen, bei denen das Kontaktelement relativ lange Flugphasen durchführt und bei denen bedingt durch signifikante Drehbewegungsanteile die Kontaktkraft und der Kontaktweg häufig nicht vorhersagbare, wechselnde Richtungen aufweisen. Ebenfalls gut geeignet ist das Verfahren zur Berücksichtigung unterschiedlicher Kontaktgeometrien beziehungsweise wirksamer, tatsächlicher Kontaktflächen. Hier besteht ein erheblicher Unterschied zu bisher bekannten Messverfahren, die insbesondere bei Bodenverdichtungswalzen eingesetzt wurden, bei welchen jedoch die Kontaktfläche und auch die Richtung der dominanten Kontaktkraft zum Boden stets im Wesentlichen konstant ist bzw. a priori gut vorhersagbar ist.The inventive method or a soil compacting device, such as a rammer or a vibrating plate, with the method according to the invention be operated it, the ground stiffness or the dynamic deformation module of the soil during the To determine compaction work. The method is particularly suitable good for Soil compacting devices in which the contact element relative performs long flight phases and in which due to significant rotational movement shares the Contact force and contact path often unpredictable, changing directions exhibit. Also well suited is the method of consideration different contact geometries or more effective, actual Contact surfaces. There is a significant difference to previously known measuring methods, which were used in particular for soil compaction rollers, in which, however, the contact surface and also the direction of the dominant contact force to the ground always is substantially constant or a priori is well predictable.

Bodenverdichtungsvorrichtungen mit kurzer beziehungsweise keiner Flugphase können unter Nutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens jedoch ebenfalls die Bodensteife und den dynamischen Bodenverformungsmodul bestimmen.Soil compaction devices with a short or no flight phase can, using the method according to the invention however, also the soil stiffness and the dynamic soil deformation module determine.

13 zeigt in Seitenansicht einen typischen Vibrationsstampfer, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt werden kann. 13 shows a side view of a typical vibration tamper, in which the inventive method can be used.

Auch Maschinen, bei denen von einem im Wesentlichen gleich bleibenden Kontaktverhalten (Vibrationswalze) auszugehen ist, können das hier beschriebene Verfahren zum Bestimmen der Bodensteife und des Bodenverformungsmoduls nutzen.Also Machines where of a substantially constant Contact behavior (vibration roller) is to go out, that can method described herein for determining the soil stiffness and the Use soil deformation module.

Claims (30)

Verfahren zum Bestimmen einer Bodeneigenschaft mittels einer Bodenverdichtungsvorrichtung, die ein schwingend beaufschlagtes Kontaktelement (1) zur Bodenverdichtung aufweist, wobei – das Kontaktelement (1) einer durch den Boden ausgeübten Kontaktkraft Fcontact ausgesetzt ist und einen Kontaktweg scontact zurücklegt; – die Bodeneigenschaft als dynamischer Verformungsmodul EV,dynVerdichter bestimmt wird zu
Figure 00290001
– α ein Kontaktflächenparameter zur Berücksichtigung der tatsächlichen Kontaktfläche (10) des Kontaktelements (1) mit dem Boden ist; – kdyn die dynamische Steifigkeit des Bodens darstellt und als Gradient der Kontaktkraft Fcontact und des Kontaktwegs scontact gebildet wird.
Method for determining a soil property by means of a soil compaction device comprising a swinging contact element ( 1 ) for soil compaction, wherein - the contact element ( 1 ) is subjected to a contact force F contact exerted by the ground and covers a contact path s contact ; - The soil property is determined as a dynamic deformation modulus E V, dynVerdichter to
Figure 00290001
Α is a contact surface parameter for taking into account the actual contact surface ( 10 ) of the contact element ( 1 ) is with the ground; K dyn represents the dynamic rigidity of the soil and is formed as a gradient of the contact force F contact and the contact path s contact .
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zu berechnenden räumlichen Komponenten FC,i (mit i = x, y, z) der Kontaktkraft Fcontact des Kontaktelements (1) zum Boden bestimmt werden zu FC,X = mU(ẍS – ẏS·Ṅ + żS·Φ .) – FECC,X – FU,X + mU·g·sin(Φ)·cos(X) FC,Y = mU(ÿS – żS·Ẋ + ẋS·Ṅ) – FECC,Y – FU,Y + mU·g·cos(Φ)·sin(X) FC,Z = mU(z ..S – ẋẋS·Φ . + ẏS·Ẋ) – FECC,Z – FU,Z + mU·g·cos(Φ)·cos(X)mit – mU ist die Masse des Kontaktelements (1); – ẋS, ẏS, żS sind die Translationsgeschwindigkeiten im Schwerpunkt des Kontaktelementes (1); – S, ÿS, z ..S sind die entsprechenden Beschleunigungen; – Φ ist der Nickwinkel um die y-Achse; – X ist der Rollwinkel um die x-Achse; – Φ ., Ẋ und Ṅ sind die entsprechenden Drehgeschwindigkeiten in Nick-, Roll- und Gierrichtung (um die z-Achse); – FU,i ist eine Schnittkraft zwischen dem Kontaktelement (1) und der restlichen Bodenverdichtungsvorrichtung; – FECC,i ist die anregende Kraft eines das Kontaktelement (1) anregenden Schwingungserregers (2); – g ist die Gravitationsbeschleunigung.Method according to Claim 1, characterized in that the spatial components F C, i (with i = x, y, z) to be calculated for the contact force F contact of the contact element ( 1 ) to the ground F C, X = m U (ẍ S - ẏ S · Ṅ + ż S · Φ.) - F ECC, X - F U, X + m U * G * sin (Φ) * cos (X) F C, Y = m U (ÿ S - ż S · Ẋ + ẋ S · Ṅ) - F ECC, Y - F U, Y + m U * G * cos (Φ) · sin (X) F C, Z = m U (z .. S - ẋẋ S · Φ. + ẏ S · Ẋ) - F ECC, Z - F U, Z + m U * G * cos (Φ) * cos (X) with - m U is the mass of the contact element ( 1 ); - ẋ S , ẏ S , ż S are the translation speeds in the center of gravity of the contact element ( 1 ); - S , ÿ S , z .. S are the corresponding accelerations; - Φ is the pitch angle around the y-axis; - X is the roll angle around the x-axis; - Φ, Ẋ and Ṅ are the corresponding rotational speeds in the pitch, roll and yaw directions (about the z-axis); F U, i is a cutting force between the contact element ( 1 ) and the remaining soil compaction device; - F ECC, i is the stimulating force of a contact element ( 1 ) stimulating vibration exciter ( 2 ); - g is the gravitational acceleration. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zu bestimmenden Beschleunigungen des Kontaktelements (1) aus der Gruppe S, ÿS, z ..S durch mehrere an dem Kontaktelement (1) vorgesehene Beschleunigungsaufnehmer (7) gemessen werden.Method according to claim 2, characterized in that the accelerations of the contact element ( 1 ) from the group S , ÿ S , z .. S by several on the contact element ( 1 ) provided accelerometers ( 7 ) are measured. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschleunigungen S, ÿS, z ..S des Kontaktelements (1) durch wenigstens einen Sensor (6a) gemessen werden, der an einer mit dem Kontaktelement (1) über eine Federeinrichtung (4) verbundenen Obermasse (5) vorgesehen ist.A method according to claim 2, characterized in that the accelerations S , ÿ S , z .. S of the contact element ( 1 ) by at least one sensor ( 6a ) measured at one with the contact element ( 1 ) via a spring device ( 4 ) ( 5 ) is provided. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass – Drehbeschleunigungen Φ .., Ẍ und N .. durch wenigstens einen an dem Kontaktelement (1) vorgesehenen Sensor gemessen werden; – die Drehgeschwindigkeiten Φ ., Ẋ und Ṅ durch einfache Integration der Drehbeschleunigungen Φ .., Ẍ und N .. ermittelt werden; und dass – der Nickwinkel Φ und der Rollwinkel X des Kontaktelements (1) durch zweifache Integration der Drehbeschleunigungen Φ .., Ẍ und N .. ermittelt werden.Method according to one of claims 2 to 4, characterized in that - rotational accelerations Φ .., Ẍ and N .. by at least one on the contact element ( 1 ) sensor are measured; - The rotational speeds Φ., Ẋ and Ṅ are determined by simple integration of the rotational accelerations Φ .., Ẍ and N ..; and that - the pitch angle Φ and the roll angle X of the contact element ( 1 ) by two-fold integration of the rotational accelerations Φ .., Ẍ and N .. be determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die anregende Kraft FECC durch eine zwischen dem Schwingungserreger (2) und dem Kontaktelement vorgesehene Kraftmesseinrichtung gemessen wird.Method according to one of claims 2 to 5, characterized in that the exciting force F ECC by a between the vibration exciter ( 2 ) and the contact element provided force measuring device is measured. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass – der Schwingungserreger (2) wenigstens zwei gegenläufig drehbare, gleich große Unwuchtmassen (3) aufweist, deren Phasenlage zueinander verstellbar ist und deren Rotationsachsen parallel zu einer Y-Achse des Kontaktelements (1) gerichtet sind; und dass – die die Komponenten der anregenden Kraft FECC durch folgende Beziehung berechnet wird: FECC,X(t) = EM·Ω2sin(φPhase/2)·cos(Ω·t) FECC,Y(t) =0 FECC,Z(t) = EM·Ω2cos(φPhase/2)·cos(Ω·t) wobei EM die resultierende Masse der rotierenden Unwuchtmassen (3) ist, Ω die anregende Frequenz des Schwingungserregers (2) Und φPhase den Phasenwinkel zwischen den beiden Unwuchtmassen darstellt.Method according to one of claims 2 to 6, characterized in that - the vibration exciter ( 2 ) at least two counter-rotating, equal imbalance masses ( 3 ) whose phase angle is mutually adjustable and whose axes of rotation parallel to a Y-axis of the contact element ( 1 ) are directed; and that - the components of the exciting force F ECC are calculated by the following relationship: F ECC, X (t) = EM · Ω 2 sin (φ phase / 2) · cos (Ω · t) F ECC, Y (t) = 0 F ECC, Z (t) = EM · Ω 2 cos (φ phase / 2) · cos (Ω · t) where EM is the resulting mass of rotating unbalanced masses ( 3 ), Ω is the exciting frequency of the vibration exciter ( 2 ) And φ phase represents the phase angle between the two imbalance masses. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass – die Bodenverdichtungsvorrichtung eine Vibrationsplatte oder ein Vibrationsstampfer ist; und dass – die Kontaktkraft Fcontact bestimmt wird zu Fcontact = mU·z ..S – FECC,Z wobei mU die Masse des Kontaktelements (1), z ..S die Beschleunigung des Kontaktelements (1) in Richtung der Kontaktnormalen und FECC,Z die anregende Kraft eines das Kontaktelement (1) beaufschlagenden Schwingungserregers (2) ist.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that - the soil compacting device is a vibrating plate or a vibrating tamper; and that - the contact force F contact is determined to F contact = m U · Z .. S - F ECC, Z where m U is the mass of the contact element ( 1 ) z .. S the acceleration of the contact element ( 1 ) In the direction of the contact normal and F ECC, Z is the exciting force of the contact element ( 1 ) acting vibration exciter ( 2 ). Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschleunigung z ..S des Kontaktelements (1) durch einen an dem Kontaktelement (1) vorgesehenen Beschleunigungsaufnehmer (4) gemessen wird.A method according to claim 8, characterized in that the acceleration z .. S of the contact element ( 1 ) by one on the contact element ( 1 ) accelerometers ( 4 ) is measured. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschleunigung z ..S des Kontaktelements (1) durch einen Sensor gemessen wird, der an einer mit dem Kontaktelement (1) über eine Federeinrichtung () verbundene Obermasse () vorgesehen ist.A method according to claim 8, characterized in that the acceleration z .. S of the contact element ( 1 ) is measured by a sensor located at one with the contact element ( 1 ) via a spring means () connected upper mass () is provided. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass – der Schwingungserreger (2) zwei gegenläufig drehbare, gleich große Unwuchtmassen (3) aufweist, deren Phasenlage vorbestimmt und/oder zueinander verstellbar ist; und dass – die anregende Kraft FECC durch folgende Beziehung berechnet wird: FECC = EM·Ω2cos(φPhase/2)·cos(Ω·t)wobei EM die resultierende Masse der rotierenden Unwuchtmassen (3) ist, Ω die anregende Frequenz des Schwingungserregers (2) und ΦPhaße den Phasenwinkel zwischen den beiden Unwuchtmassen (3) darstellt.Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that - the vibration exciter ( 2 ) two counter-rotating, equal imbalance masses ( 3 ), whose phase position is predetermined and / or mutually adjustable; and that - the exciting force F ECC is calculated by the following relationship: F ECC = EM · Ω 2 cos (φ phase / 2) · cos (Ω · t) where EM is the resulting mass of rotating unbalanced masses ( 3 ), Ω is the exciting frequency of the vibration exciter ( 2 ) and Φ phase the phase angle between the two imbalance masses ( 3 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktweg scontact wie folgt bestimmt wird: – Bestimmen der Beschleunigung aP,z eines Kraftangriffspunkts P (15) in z-Richtung aP,z = z ..s + Ẍ·SPY – ϕ ..·SPX – (ϕ .2 + Ẋ2)·SPZ – Berechnen des Kontaktwegs scontact durch doppelte Integration der Beschleunigung aP,z.Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that the contact path s contact is determined as follows: - determining the acceleration a P, z of a force application point P ( 15 ) in the z direction a P, e.g. = z .. s + Ẍ · SP Y - φ .. · SP X - (φ. 2 + Ẋ 2 ) · SP Z Calculating the contact path s contact by double integration of the acceleration a P, z . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass für verschiedene Zeitpunkte jeweils ein Messpunktepaar aus der Kontaktkraft Fcontact und dem zugehörigen Kontaktweg scontact gebildet wird.Method according to one of claims 1 to 12, characterized in that for each time points in each case a pair of measuring points from the contact force F contact and the associated contact path s contact is formed. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass für diejenigen Messpunktepaare, die während einer Belastungsphase, in der das Kontaktelement (1) zunehmend gegen den Boden drückt, jeweils ein Gradient dFcotact/dscontact gebildet wird.A method according to claim 13, characterized in that for those pairs of measuring points, during a loading phase, in which the contact element ( 1 ) increasingly presses against the ground, in each case a gradient dF cotact / ds contact is formed. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die für die jeweiligen Messpunktepaare anfallenden Gradienten durch ein statistisches Verfahren gemittelt werden und dass der sich so ergebende Mittelwert als die dynamische Steifigkeit kdyn bestimmt wird.A method according to claim 13 or 14, characterized in that the resulting gradient for the respective pairs of measurement points are averaged by a statistical method and that the resulting average value is determined as the dynamic stiffness k dyn . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass – für die Kontaktkraft Fcontact und den Kontaktweg scontact ein von der Zeit t abhängiges Phasendiagramm gebildet wird; und dass – für einen Teil des Phasendiagramms, der eine Belastungsphase repräsentiert, in der das Kontaktelement (1) zunehmend gegen den Boden drückt, ein mittlerer Gradient dFcontact/dscontact gebildet wird, der die dynamische Steifigkeit kdyn darstellt.Method according to one of claims 1 to 15, characterized in that - for the contact force F contact and the contact path s contact a dependent of the time t phase diagram is formed; and that - for a part of the phase diagram representing a loading phase in which the contact element ( 1 ) increasingly against the ground, a middle gradient dF contact / ds contact is formed, which represents the dynamic stiffness k dyn . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktflächenparameter α aufgrund einer resultierenden Lage eines Kraftangriffspunktes (15) der Kontaktkraft Fcontact bestimmt wird.Method according to one of claims 1 to 16, characterized in that the contact surface Pa parameter α due to a resulting position of a force application point ( 15 ) of the contact force F contact is determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestimmen des Kontaktflächenparameters α ein Flächenschwerpunkt der tatsächlichen Kontaktfläche (12) des Kontaktelements (1) mit dem Boden bestimmt wird, der aus einem Kraftangriffspunkt (15) der Kontaktkraft Fcontact ermittelt wird.Method according to one of claims 1 to 17, characterized in that for determining the contact surface parameter α a centroid of the actual contact surface ( 12 ) of the contact element ( 1 ) is determined with the soil from a force application point ( 15 ) Of the contact force F contact is determined. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftangriffspunkt (15) unabhängig von einem Flächenschwerpunkt einer Grundfläche des Kontaktelements (1) ist und mit diesem nicht zusammenfallen muss.A method according to claim 18, characterized in that the force application point ( 15 ) independent of a centroid of a base of the contact element ( 1 ) and does not have to coincide with this. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktflächenparameter α bestimmt wird durch:
Figure 00330001
wobei γ ein Wert in einem Bereich von 1, 5 bis 2, 7, insbesondere der Wert 2,1 ist und rhyd den hydraulischen Vergleichsradius darstellt und gemäß
Figure 00330002
aus einer tatsächlich wirksamen Kontaktfläche AC des Kontaktelements (1) mit dem Boden berechnet wird.
Method according to one of claims 1 to 19, characterized in that the contact surface parameter α is determined by:
Figure 00330001
where γ is a value in a range of 1, 5 to 2, 7, in particular the value 2.1 and r hyd represents the hydraulic comparison radius and according to
Figure 00330002
from an actually effective contact surface A C of the contact element ( 1 ) is calculated with the soil.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der wirksamen Kontaktfläche AC ein Teil der Kontaktflächengeometrie, insbesondere ein Teil der äußeren Begrenzungskanten der Kontaktflächengeometrie bekannt ist und der fehlende Teil der Kontaktfläche AC aus der Kenntnis des Flächenschwerpunkts berechnet wird.A method according to claim 20, characterized in that for determining the effective contact area A C, a part of the contact surface geometry, in particular a part of the outer boundary edges of the contact surface geometry is known and the missing part of the contact surface A C is calculated from the knowledge of the centroid. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass – durch Messaufnehmer (7) die Bewegung des Kontaktelements (1) beim Berühren des Bodens erfasst wird; und dass – aufgrund der von den Messaufnehmern (7) ermittelten Informationen sowie der Kontaktkraft Fcontact die Lage und Abmessung der innerhalb der Grundfläche des Kontaktelements (1) liegenden tatsächlichen Kontaktfläche (10) und/oder der Kraftangriffspunkt (15) bestimmt wird.Method according to one of claims 18 to 21, characterized in that - by sensors ( 7 ) the movement of the contact element ( 1 ) is detected when touching the ground; and that - on the basis of 7 ) information and the contact force F contact the position and dimension of the inside of the base of the contact element ( 1 ) actual contact surface ( 10 ) and / or the force application point ( 15 ) is determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestimmen des Kraftangriffspunkts (15) der Kontaktkraft Fcontact – eine durch die Kontaktkraft Fcontact hervorgerufene Nick-Drehbeschleunigung des Kontaktelements (1) bezüglich einer quer zur der Fahrtrichtung der Bodenverdichtungsvorrichtung stehenden Nickachse (8), sowie – eine Roll-Drehbeschleunigung des Kontaktelements (1) bezüglich einer sich in Fahrtrichtung erstreckenden Rollachse (9) durch die Messaufnehmer (7) bestimmt werden.Method according to one of claims 18 to 22, characterized in that for determining the force application point ( 15 ) of the contact force F contact - caused by the contact force F contact Nick spin acceleration of the contact element ( 1 ) with respect to a transverse to the direction of travel of the soil compaction device pitch axis ( 8th ), and - a rolling spin of the contact element ( 1 ) with respect to a roll axis extending in the direction of travel ( 9 ) by the sensors ( 7 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass eine Translationsbewegung des Kontaktelements (1) in Richtung der Kontaktkraft Fcontact durch die Messaufnehmer (4, 5) bestimmt wird.Method according to one of claims 1 to 23, characterized in that a translational movement of the contact element ( 1 ) in the direction of the contact force F contact by the sensors ( 4 . 5 ) is determined. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass aufgrund der durch die Messaufnehmer (7) gemessenen Bewegungen des Kontaktelements (1) und einer Auswertung des Drehimpulssatzes um die Nickachse (8) und um die Rollachse (9) die durch die Kontaktkraft Fcontact hervorgerufenen Kontaktdrehmomente um die Nickachse (8) und die Rollachse (9) bestimmt werden.A method according to claim 23 or 24, characterized in that due to the by the sensor ( 7 ) measured movements of the contact element ( 1 ) and an evaluation of the angular momentum set about the pitch axis ( 8th ) and around the roll axis ( 9 ) caused by the contact force F contact contact torques about the pitch axis ( 8th ) and the roll axis ( 9 ). Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass aufgrund der Kontaktdrehmomente und der bereits ermittelten resultierenden Kontaktkraft Fcontact die Hebelarme bezüglich der Nickachse (8) und der Rollachse (9) und damit die Lage des Kraftangriffspunkts (15) der Kontaktkraft Fcontact bestimmt werden.A method according to claim 25, characterized in that due to the contact torque and the already determined resulting contact force F contact the lever arms with respect to the pitch axis ( 8th ) and the roll axis ( 9 ) and thus the position of the force application point ( 15 ) of the contact force F contact . Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass aufgrund der Lage des Kraftangriffspunkt (15) der Kontaktkraft Fcontact die Lage des Flächenschwerpunkts der Kontaktfläche (12) bestimmt wird.Method according to one of claims 1 to 26, characterized in that due to the position of the force application point ( 15 ) of the contact force F contact the position of the centroid of the contact surface ( 12 ) be is true. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass aufgrund der Lage des Flächenschwerpunkts oder des Kraftangriffspunkts (15) und eines vorgegebenen Zusammenhangs der Kontaktflächenparameter α festgelegt wird.Method according to one of claims 1 to 27, characterized in that due to the position of the centroid or the force application point ( 15 ) and a predetermined relationship of the contact surface parameters α is determined. Bodenverdichtungsvorrichtung, mit – einem von einem Antrieb angetriebenen Schwingungserreger (2); – einem von dem Schwingungserreger (2) beaufschlagten Kontaktelement (1) zum Verdichten des Bodens; und mit – einem Messsystem zum Bestimmen einer Bodeneigenschaft, das wenigstens einen Messaufnehmer (6, 7) zum Erfassen eines Bewegungsverhaltens des Kontaktelements (1) aufweist; dadurch gekennzeichnet, dass das Messsystem nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 27 betrieben wird.Soil compaction device, comprising - a drive-driven vibration exciter ( 2 ); - one of the vibration exciter ( 2 ) acted upon contact element ( 1 ) for compacting the soil; and with a measuring system for determining a soil property, comprising at least one measuring sensor ( 6 . 7 ) for detecting a movement behavior of the contact element ( 1 ) having; characterized in that the measuring system is operated by a method according to one of claims 1 to 27. Bodenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenverdichtungsvorrichtung eine Vibrationsplatte oder ein Stampfer ist.Ground compacting device according to claim 29, characterized characterized in that the soil compacting device is a vibrating plate or a rammer is.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2458089A2 (en) 2010-11-26 2012-05-30 Weber Maschinentechnik GmbH Method and device for measuring soil parameters by means of compaction machines
DE102015006398B3 (en) * 2015-05-21 2016-05-04 Helmut Uhrig Strassen- und Tiefbau GmbH Soil compaction with a dredger cultivator
CN105912816A (en) * 2016-05-05 2016-08-31 上海交通大学 Dynamic compaction treatment based liquefaction computing method
CN105926566A (en) * 2016-05-05 2016-09-07 上海交通大学 Method for rapidly predicting earth surface deformation caused by dynamic compaction

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2814056A1 (en) * 2010-10-13 2012-04-19 Ammann Schweiz Ag Method for determining the stiffness and/or damping of an area of a physicalness
DE102011078919B4 (en) 2011-07-11 2015-07-16 Mts Maschinentechnik Schrode Ag Device for detecting the quality of soil
CN104364445A (en) * 2012-04-06 2015-02-18 俄克拉何马大学董事会 Method and apparatus for determining stiffness of a roadway
US20150211199A1 (en) * 2014-01-24 2015-07-30 Caterpillar Inc. Device and process to measure ground stiffness from compactors
US9534995B2 (en) 2014-06-11 2017-01-03 Caterpillar Paving Products Inc. System and method for determining a modulus of resilience
US9139965B1 (en) 2014-08-18 2015-09-22 Caterpillar Paving Products Inc. Compaction on-site calibration
US20160076205A1 (en) * 2014-09-16 2016-03-17 Caterpillar Paving Products Inc. Device and Process for Controlling Compaction Based on Previously Mapped Data
CN104929179A (en) * 2015-06-26 2015-09-23 七台河宝泰隆煤化工股份有限公司 Forklift vibrating rammer
DE102016009086A1 (en) 2016-07-26 2018-02-01 Bomag Gmbh Hand-guided soil compaction machine, in particular vibration rammer or vibrating plate
US9926677B1 (en) 2016-09-26 2018-03-27 Caterpillar Inc. Constant down force vibratory compactor
US9945081B1 (en) 2016-10-19 2018-04-17 Caterpillar Inc. Automatic shut-off for a vibratory plate compactor
DE102019107219A1 (en) 2019-03-21 2020-09-24 Wacker Neuson Produktion GmbH & Co. KG Soil compacting device for compacting a soil area
CN110331712B (en) * 2019-08-15 2021-02-26 中铁城乡环保工程有限公司 Road and bridge construction road surface curing means
CN111122087B (en) * 2020-01-06 2021-03-23 山东大学 System and method for measuring rigidity coefficient and viscous damping coefficient of compacted soil body
CN111122430B (en) * 2020-03-05 2022-05-20 沈阳理工大学 Device and method for measuring parameters of coated joint surface

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69423048T2 (en) * 1993-10-14 2000-09-14 Geodynamik Ht Ab Stockholm CONTROL FOR A FASTENING MACHINE WITH MEASURING DEVICE FOR THE PROPERTIES OF THE BASE MATERIAL
EP1164223A2 (en) * 2000-06-16 2001-12-19 BOMAG GmbH & Co. OHG Method and apparatus for determining the degree of compaction during soil compacting
DE202004015141U1 (en) * 2004-09-27 2004-12-09 Weber Maschinentechnik Gmbh Ground compactor for compacting foundations and building materials, has acceleration sensor on baseplate, and indicator for showing degree of compaction
EP1516961A1 (en) * 2003-09-19 2005-03-23 Ammann Aufbereitung AG Method for determining soil rigidity and soil compaction device

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2322469A1 (en) * 1973-05-04 1974-11-21 Guenther Dr Baum DYNAMIC LOAD PLATE TEST
DE19731731A1 (en) * 1997-07-23 1999-02-25 Wacker Werke Kg Soil compaction device with variable vibration properties
DE10019806B4 (en) * 2000-04-20 2005-10-20 Wacker Construction Equipment Soil compacting device with vibration detection
DE10053446B4 (en) * 2000-10-27 2006-03-02 Wacker Construction Equipment Ag Steerable vibration plate and mobile vibrating plate system
JP4669173B2 (en) * 2001-09-05 2011-04-13 酒井重工業株式会社 Compaction degree management device in vibration type compaction vehicle
CA2490356C (en) * 2002-07-01 2010-08-24 Eric Johnstone Cook Drop mass compaction of soil
JP2005042446A (en) * 2003-07-23 2005-02-17 Shimizu Corp Elastic modulus deriving method, elastic modulus deriving device, program and ground construction method
ATE373178T1 (en) 2004-02-05 2007-09-15 Luk Lamellen & Kupplungsbau MULTIPLE CLUTCH DEVICE

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69423048T2 (en) * 1993-10-14 2000-09-14 Geodynamik Ht Ab Stockholm CONTROL FOR A FASTENING MACHINE WITH MEASURING DEVICE FOR THE PROPERTIES OF THE BASE MATERIAL
EP1164223A2 (en) * 2000-06-16 2001-12-19 BOMAG GmbH & Co. OHG Method and apparatus for determining the degree of compaction during soil compacting
EP1516961A1 (en) * 2003-09-19 2005-03-23 Ammann Aufbereitung AG Method for determining soil rigidity and soil compaction device
DE202004015141U1 (en) * 2004-09-27 2004-12-09 Weber Maschinentechnik Gmbh Ground compactor for compacting foundations and building materials, has acceleration sensor on baseplate, and indicator for showing degree of compaction

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2458089A2 (en) 2010-11-26 2012-05-30 Weber Maschinentechnik GmbH Method and device for measuring soil parameters by means of compaction machines
DE102010060843A1 (en) 2010-11-26 2012-05-31 Weber Maschinentechnik Gmbh Method and device for measuring soil parameters by means of compaction machines
DE102010060843B4 (en) * 2010-11-26 2013-12-05 Weber Maschinentechnik Gmbh Method and device for measuring soil parameters by means of compaction machines
EP2458089A3 (en) * 2010-11-26 2015-09-09 Weber Maschinentechnik GmbH Method and device for measuring soil parameters by means of compaction machines
DE102015006398B3 (en) * 2015-05-21 2016-05-04 Helmut Uhrig Strassen- und Tiefbau GmbH Soil compaction with a dredger cultivator
CN105912816A (en) * 2016-05-05 2016-08-31 上海交通大学 Dynamic compaction treatment based liquefaction computing method
CN105926566A (en) * 2016-05-05 2016-09-07 上海交通大学 Method for rapidly predicting earth surface deformation caused by dynamic compaction
CN105926566B (en) * 2016-05-05 2019-02-01 上海交通大学 The method that earth's surface caused by a kind of quick predict strong rammer deforms
CN105912816B (en) * 2016-05-05 2019-02-05 上海交通大学 A kind of liquefaction calculation method based on heavy tamping treatment

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